Compte rendu trasmission de données :

-Modulation analogique.

- Modulation d’amplitude de fréquence et de phase.

Elaboré par

-GUENBRI Mohamed

-ELKHADHRAOUI Hamdi

Classe : IMI4

G 2.A

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Objectifs:

1. Caractériser les types de modulation numérique d'un signal analogique. 2. Comparer les types de modulation utilisés.

Introduction:

En transmission, un des problèmes essentiels est d'adapter le signal transmis au support de communication. La transmission en bande de base (sans modulation) utilise le câble coaxial, la paire torsadée ou la fibre optique connue support de transmission pour acheminer les trains d'impulsions. Par contre, la transmission sur canal téléphonique et la transmission à large bande font appel à des techniques de modulation dont nous allons étudier les principaux types.

En premier lieu, nous distinguons deux catégories de modulation impliquant les trains d'impulsions : la modulation numérique d'un signal analogique et la modulation analogique d'un signal numérique.

La première catégorie consiste à varier l'amplitude, la durée ou la position d'un train d'impulsions en fonction de l'amplitude de l’information analogique, ou encore à générer des trains d'impulsions codées.

La deuxième catégorie, utilisée dans les modems ou dans la transmission à large bande, consiste à modifier l'amplitude, la phase ou la fréquence d'une onde porteuse sinusoïdale en fonction du signal binaire transmis.

A. Modulation numérique d’un signal analogique :

Nous distinguons trois types de modulation numérique ou d'impulsions d'un signal analogique:

- La modulation d'impulsions en amplitude (PAM)

- La modulation d'impulsions en durée (PDM)

- La modulation d'impulsions en position (PPM)

1) Modulation d'impulsions en amplitude (PAM):

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Cette technique de modulation consiste à varier l'amplitude de chaque impulsion

en fonction de l'amplitude du signal analogique. La figure 4.1 a) en est une

illustration.

Figure 4.1 : Les trois types de modulation d’impulsions.

À la figure 4.2, nous pouvons intuitivement constater qu'il faut un nombre suffisant d'impulsions ou d'échantillons pour reconstituer le signal analogique à la réception

Figure 4.2 : Effet du taux d'échantillonnage sur la reconstitution de l'information

Selon le critère de Nyquist, le taux minimum d'échantillonnage requis doit être au moins deux fois plus élevé que la bande passante du signal analogique :

Le schéma bloc d'un modulateur/démodulateur PAM est présenté à la figure 4.3.

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Figure 4.3 : Schéma bloc d’un modulateur/démodulateur PAM.

2) Modulation d'impulsions en durée (PDM): La modulation d'impulsions en durée consiste à varier la durée des impulsions

en fonction de l'amplitude du signal analogique (figure 4.1.b). La figure 4.4 illustre le schéma bloc d'un modulateur PDM. Le signal

analogique est continuellement comparé à une rampe et le signal PDM est récupéré à la sortie du comparateur. La figure 4.5 montre les formes d'ondes associées.

Figure 4.4 : Schéma bloc d’un modulateur PDM.

Figure 4.5 : Les formes des ondes associées.

Le schéma bloc du démodulateur (récepteur) PDM et les formes d'ondes générées sont illustrés à la figure 4.6. Il s'agit simplement d'un intégrateur suivi d'un filtre passe-bas.

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Figure 4.6 : Schéma bloc du démodulateur PDM et les formes d’ondes générées.

3) Modulation d’impulsions en position (PPM): La modulation d'impulsions en position (figure 4.1c) consiste à varier les

intervalles de temps entre des impulsions identiques en fonction de l'amplitude de l'information analogique. On peut facilement générer un signal modulé en position à partir d'un signal PDM à l'aide d'un simple monostable.

Figure 4.7 : Le schéma bloc d’un modulateur PPM

Étant donné que l'information se retrouve dans l'intervalle de temps séparant l'impulsion de l'instant de synchronisation, le démodulateur à la réception doit reconstituer le signal d'horloge afin de retrouver le signal PDM d'origine. Après quoi, on utilise un démodulateur PDM pour extraire l'information analogique (figure 4.8).

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Figure 4.8 : Schéma bloc d’un démodulateur PPM et la formes des ondes générées.

Conclusion : Modulation d’impulsions en amplitude: Très peu utilisée car très sensible au bruit et aux non-linéarités.

Modulation d’impulsions en durée : Peu sensible aux non-linéarités ni aux fluctuations d’atténuation. Mais sensible aux distorsions de phase et aux bruits engendrant des fluctuations des fronts. Utilisation en transmission optique et sur les bandes magnétiques.

Modulation d’impulsions en position: Bonne immunité au bruit et puissance moyenne la plus faible par rapport aux modulations précédentes.

But :

Ce TP a pour objectif d’identifier expérimentalement les caractéristiques des

différents types de modulation analogique, plus précisément la modulation PDM,

PPM et PAM.

A. Etude théorique :

x(t) s(t)

p(t)

x(t) : signal d’entrée/modulant/enveloppe complexe

p(t) : porteuse/détection synchrone

s(t) : signal de sortie

Modulation

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1) Modulation d’amplitude(AM) :

Multiplicateur

x(t) s(t)

p(t)E = A.cos (2πfpt+𝜑(t))

TF s(t) = x(t).p(t) S(f) = X(f)*P(f)

= X(f)* 𝐴

2 [𝛿(f-fp) + 𝛿(f+fp)]

(𝜑(𝑡) = 0)

Filtrage :

Filtre passe-bas

s(t) x’(t) x(t)

p(t)R

2) Modulation angulaire :

Modulation de fréquence(FM) :

S(t) = A cos (2𝜋fpt + 𝜑(t))

Φ(t) = 2𝜋 fpt + 𝜑(t) : phase instantanée

F(t) = 1

2 𝑑Φ(t)

𝑑𝑡 : fréquence instantanée

= fp + 1

2𝜋 𝑑𝜑(t)

𝑑𝑡

(kf en Hz/V)

S(f) = 𝐴

2 [ X(f-fp)+ X(f+fp)]

F(f) = fp.kf .x(t)

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Modulation de phase(PM) :

S(t) = A cos(2𝜋fpt + kf 𝑥(t))

-Pour une modulation FM : h(t) = 2π. kf .u(t)

-Pour une modulation PM : h(t) = kf .u(t)

3) Modulation train d’impulsions :

x(t) s(t)

p(t) =∑ 𝐴 𝛿(𝑡 − 𝑛𝑇 − 𝜏)+∞−∞

𝜏 : retard / 𝛼 : rapport cyclique

(𝜏 =0/𝛼=cste/f=cste)

Modulation de largeur d’impulsions (PWM/PDM) :

Avec 𝛼 = k2.x(t) et 𝜏= 0

S(t) = A.cos (2πfpt+ 2π kf ∫ 𝑥(𝜏)𝑑𝜏𝑡

0 )

S(t) = A.cos (2πfpt+ x(t)*h(t)

Modulation

S(t) = x(t). ∑ 𝐴 𝛿(𝑡 − 𝑛𝑇 − 𝜏)+∞−∞

S(t) = ∑ 𝐴 𝛿(𝑡 − 𝑛𝑇)+∞−∞

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Modulation PPM :

Avec 𝛼 = cste et 𝜏= k3.x(t)

B .Manipulation :

1) Modulation PDM : On varie l’amplitude du signal d’entée x(t) dans l’intervalle [-5V…5V], et on

mesure le rapport cyclique 𝛼 correspond. On obtient alors le tableau de mesure

ci-dessous :

X(t)(V) -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 𝛼 0.18 0.2 0.22 0.23 0.24 0.26 0.27 0.29 0.3 0.32 0.33

Exemple : pour x(t) = -5V, le signal de sortie s(t) se présente comme le montre le

montre la figure suivante (annexe1) avec 𝛼 = 18

100 = 0.18 :

Remarque : même si on varie le signal d’entrée, le signal de sortie s(t) aura la

même amplitude et la même période T=100𝜇𝑠 (seulement la valeur de 𝛼 varie).

2)Modulation PPM (bipolaire) : On refait le même travail que précédemment : X(t)(V) -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 TH(𝜇s) 12 14 15 17 18 19 21 22 24 25 27

S(t) = ∑ 𝐴 𝛿(𝑡 − 𝑛𝑇 − 𝜏)+∞−∞

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Exemple : pour x(t) = -5V, le signal de sortie s(t) se présente comme le montre le

montre la figure suivante (annex2) :

Remarque : même si on varie le signal d’entrée, le signal de sortie s(t) aura la

même amplitude et la même période T=100𝜇𝑠 (seulement la valeur de TH varie).

3)Modulation PAM : On injecte un signal d’entrée x(t) sinusoïdal d’amplitude A=2.5V et de fréquence f=50Hz. Le signal de sortie s(t) sera comme le montre la figure suivante (annexe3) :

4)Démodulation : La démodulation d’un signal d’entrée x(t) sinusoïdal d’amplitude A=2.5V et de fréquence f=50Hz donne le signal x’(t) ci-dessous (annexe4) :

Conclusion :

Dans ce TP, on pu vérifier expérimentalement les caractéristiques des différents

types de modulation analogique, plus précisément la modulation PDM, PPM et

PAM.

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