Spectre fréquentiel d'une onde modulée en amplitude et encombrement spectral
Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique
À retenir
• Spectre AM sinusoïdal pur : exactement 3 raies (f_p - f_m, f_p, f_p + f_m). • Amplitude de la raie porteuse : U_0. Amplitudes latérales : m U_0/2. • Encombrement spectral : B = 2 f_m (ou B = 2 f_m,max pour un signal complexe). • La porteuse consomme l'essentiel de la puissance mais ne transporte pas d'information. • Espacement standard des canaux AM : 9\ kHz (Europe).
Le cours
1. Décomposition trigonométrique du signal AM Le produit du signal modulant par la porteuse se développe à l'aide de l'identité trigonométrique (a)(b) = 1/2[(a+b) + (a-b)] : u(t) = U_0 (2 f_p t) + m U_0/2 (2 (f_p - f_m) t) + m U_0/2 (2 (f_p + f_m) t) • Le spectre d'amplitude d'un signal modulé par une onde sinusoïdale pure comporte exactement trois raies spectrales : • La raie centrale de la porteuse à la fréquence f_p (amplitude U_0). • La raie latérale inférieure à la fréquence f_p - f_m (amplitude m U_0/2). • La raie latérale supérieure à la fréquence f_p + f_m (amplitude m U_0/2). 2. Encombrement spectral d'un canal AM L'encombrement spectral (ou largeur de bande passante occupée B) mesure la largeur de la bande de fréquences requise pour transmettre le signal sans distorsion : B = (f_p + f_m) - (f_p - f_m) = 2 f_m Si le message est une voix humaine de bande passante [0, f_m,max], la largeur de canal nécessaire est B = 2 f_m,max. En radio AM commerciale (Grandes Ondes et Petites Ondes), les canaux sont espacés de 9\ kHz pour transmettre un signal audio jusqu'à 4,5\ kHz. 3. Répartition de la puissance émise La porteuse centrale à f_p consomme au moins les deux tiers de la puissance émise totale tout en ne transportant aucune information utile. Toute l'information réside exclusivement dans les deux bandes latérales, ce qui explique l'invention de la BLU (Bande Latérale Unique) pour diviser par deux la bande et économiser l'énergie.
Dans ce chapitre
- Réflexion totale interne à l'interface verre-air de classe de 1ère
- Échantillonnage temporel et signal numérique de classe de 1ère
- Puissance électrique d'un signal sinusoïdal et charge adaptée de classe de 1ère
- Structure d'une chaîne de transmission d'information et bilan des pertes
- Fibre optique à saut d'indice et ouverture numérique de guidage
- Atténuation linéique en décibels par kilomètre dans un guide optique
- Dispersion chromatique dans une fibre optique et bande passante
- Propagation hertzienne en espace libre et antennes dipolaires adaptées
- Nécessité de la modulation haute fréquence pour la transmission radio
- Modulation d'amplitude analogique : porteuse, signal modulant et taux de modulation
- Spectre fréquentiel d'une onde modulée en amplitude et encombrement spectral
- Démodulation d'amplitude par détection d'enveloppe et filtrage passe-bas
- Théorème d'échantillonnage de Shannon-Nyquist et numérisation sans repliement
- Bilan : Synthèse et méthode sur Transmission de l'information, fibres optiques, télécommunications et modulation