Nécessité de la modulation haute fréquence pour la transmission radio

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Trois raisons de la modulation : taille des antennes réaliste, partage du spectre sans brouillage, bon rendement d'émission. • Signal modulant s(t) : basse fréquence (information utile). • Porteuse p(t) : haute fréquence (f_p f_m, véhicule électromagnétique). • Multiplexage fréquentiel : attribution d'une fréquence porteuse unique à chaque station. • À la réception, l'opération inverse s'appelle la **démodulation**.

Le cours

1. Les trois verrous physiques de l'émission directe L'émission directe d'un signal d'information basse fréquence (signal BF, parole ou musique de 20\ Hz à 20\ kHz) par ondes électromagnétiques se heurte à trois obstacles physiques incontournables : • Dimensions démesurées des antennes : une antenne doit mesurer de l'ordre de /4 ou /2. À 1\ kHz, = 300\ km, imposant une antenne de 75\ km. • Brouillage et interférences mutuelles : toutes les stations émettant dans la même bande BF (20\,--\,20\,000\ Hz) se superposeraient dans l'espace en une cacophonie indémêlable. • Rendement de rayonnement effondré : une antenne beaucoup plus courte que la longueur d'onde rayonne très mal (P_ray (L/)^2). 2. Principe de la modulation La modulation consiste à modifier l'une des caractéristiques (amplitude, fréquence, ou phase) d'une onde sinusoïdale haute fréquence appelée onde porteuse (f_p f_m) au rythme du signal d'information basse fréquence appelé signal modulant s(t) : • Le signal modulant s(t) transporte l'information utile (voix, musique, données). • La porteuse p(t) = P_0 (2 f_p t) sert de véhicule haute fréquence assurant la propagation efficace par une antenne compacte. • Le multiplexage fréquentiel : chaque émetteur utilise une fréquence porteuse distincte (f_p1, f_p2, ), permettant à des milliers de canaux de coexister sans interférence dans l'espace hertzien. 3. Types fondamentaux de modulation On distingue la modulation d'amplitude (AM), la modulation de fréquence (FM, plus résistante aux bruits d'amplitude), et les modulations numériques modernes (QPSK, QAM, OFDM en 4G/5G et Wi-Fi).

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