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Modulation d'amplitude, indice AM et profondeur de modulation

Modulation d'amplitude, indice AM et profondeur de modulation


Il est possible de faire varier le niveau de modulation appliqué à un signal modulé en amplitude. C'est un facteur important pour les applications de radiodiffusion et de communication radio bidirectionnelle.

Si peu de modulation est appliquée, l'audio (en supposant qu'il s'agit d'une transmission audio) sera difficile à entendre. Cependant, si on en applique trop, une distorsion peut en résulter et les signaux ne seront pas faciles à écouter et les interférences augmenteront, ce qui pourrait affecter les utilisateurs sur les fréquences ou les canaux proches.

De ce fait, il est nécessaire de disposer d'un moyen de définir le niveau de modulation appliqué à un signal modulé en amplitude, et d'en contrôler le niveau. Deux chiffres sont utilisés pour cela, à savoir la modulation d'amplitude, l'indice de modulation AM et la profondeur de modulation. . Les deux sont liés, mais ils ont des significations légèrement différentes.

Principes de base de l'indice de modulation AM

Le terme «indice de modulation» est utilisé pour un certain nombre de formes de modulation, y compris AM, et évidemment pour les différents types de modulation, il existe différentes méthodes d'obtention de l'indice.

Il est utile de définir l'indice de modulation pour la modulation d'amplitude.

Définition de l'indice de modulation d'amplitude:

L'indice de modulation d'un signal modulé en amplitude est défini comme la mesure ou l'étendue de la variation d'amplitude autour d'une porteuse non modulée.

En d'autres termes, l'indice de modulation d'amplitude décrit la quantité de variation de l'enveloppe de porteuse modulée autour du niveau statique.

Cela peut être exprimé en termes mathématiques comme ci-dessous:

Indice de modulation, m=MUNE

Où:
A = l'amplitude de la porteuse.
M = l'amplitude de modulation et est le changement de crête de l'amplitude RF à partir de sa valeur non modulée.

En utilisant l'équation ci-dessus, on peut voir qu'un indice de modulation de 0,75 signifie que le signal augmentera d'un facteur de 0,75 et diminuera à 0,25 de son niveau d'origine.

Un indice de modulation de 1 est le niveau maximum de modulation qui peut normalement être appliqué et se produit lorsque l'enveloppe augmente d'un facteur 1, c'est-à-dire deux fois la valeur de l'état stationnaire, et tombe à zéro.

Principes de base de la profondeur de modulation AM

La valeur de profondeur de modulation AM de modulation d'amplitude est complémentaire de l'indice de modulation.

Généralement, la profondeur de modulation est l'indice de modulation d'amplitude exprimé en pourcentage.

De cette manière, un indice de modulation AM de 0,75 serait exprimé comme une profondeur de modulation de 75%.

En réalité, les termes indice de modulation AM et profondeur de modulation AM sont souvent utilisés de manière interchangeable, il n'y a donc souvent pas de règles strictes concernant leur utilisation.

Exemples d'index de modulation AM

Il est utile de voir quelques exemples de formes d'onde modulées en amplitude avec différents niveaux d'indice de modulation.

Le niveau de modulation le plus connu est celui d'un signal à 100% de modulation. Dans ces circonstances, le niveau du signal tombe à zéro et augmente jusqu'à deux fois la valeur sans modulation. Dans ce cas, la tension monte à un maximum de deux fois le niveau normal - cela signifie que la puissance sera quatre fois celle de la valeur de repos, soit 22 la valeur du niveau sans modulation.

Si une modulation inférieure à 100% est appliquée, alors la porteuse ne tombera pas à zéro, non elle augmentera jusqu'à deux fois le niveau, mais l'écart sera inférieur à cela par rapport au niveau de repos. Le diagramme ci-dessous montre un niveau de modulation de 50%, mais le principe est valable pour toute valeur comprise entre 0 et 100% de modulation.

Niveaux supérieurs à 100% de modulation

Si le niveau de modulation est élevé au-dessus d'un indice de modulation de 1, c'est-à-dire plus de 100% de modulation, cela provoque ce que l'on appelle une surmodulation.

La porteuse subit des inversions de phase de 180 ° où le niveau de la porteuse essaierait de descendre en dessous du point zéro. Ces inversions de phase donnent lieu à des bandes latérales supplémentaires résultant des inversions de phase (modulation de phase). Ces bandes latérales provoquées par l'inversion de phase s'étendent, en théorie jusqu'à l'infini. Cela peut causer de graves interférences aux autres utilisateurs s'il n'est pas filtré.

Les stations de radiodiffusion utilisant la modulation d'amplitude prennent des mesures pour s'assurer que les porteuses ou les signaux pour leurs émissions ne deviennent jamais surmodulés. Les émetteurs intègrent des limiteurs pour empêcher une modulation supérieure à 100%.

Ils intègrent également normalement des commandes automatiques de gain audio pour maintenir les niveaux audio tels que des niveaux de modulation proches de 100% sont atteints la plupart du temps. De cette façon, le signal est plus clair et plus fort lorsqu'il est démodulé. Le processeur audio peut également couper l'audio s'il devient très proche du niveau de modulation de 100%. Cela garantira que la porteuse n'est pas surmodulée.

si un écrêteur audio est utilisé, alors cela devra être suivi d'un filtre audio car l'écrêtage introduit des harmoniques audio qui peuvent tomber en dehors de la bande passante audio autorisée pour la transmission - si l'audio n'est pas filtré, alors les hautes fréquences audio provoqueraient le signal global transmis pour avoir une large bande passante car la bande passante d'un signal modulé en amplitude est le double de celle de la fréquence audio la plus élevée.

De nombreuses stations utilisent des processeurs audio très sophistiqués pour fournir le niveau audio maximal sur la porteuse, pour fournir l'audio «le plus fort» sans surmoduler la porteuse.

Surveillance du niveau de modulation

Pour toute station émettrice utilisant la modulation d'amplitude, il est nécessaire de s'assurer que le signal n'est pas surmodulé. Ceci est particulièrement important pour les stations de radiodiffusion AM où il y aura des limites strictes sur les niveaux d'interférence générés. Si les niveaux de modulation sont trop élevés, le signal peut être surmodulé et des interférences peuvent être causées.

Les régulateurs auront une vision sombre des niveaux élevés d'interférences, et les utilisateurs en souffriront également.

Même si des limiteurs audio seront incorporés, il est toujours nécessaire de pouvoir surveiller la configuration et de s'assurer que tout fonctionne correctement.

Pour les applications où AM est utilisé pour les communications radio bidirectionnelles, les talkies-walkies sont les plus susceptibles d'avoir été réglés dans la fabrication, ou la conception limitera intrinsèquement le niveau de modulation et une surveillance continue ne sera pas nécessaire. Il est peu probable que même l'équipement de radiocommunication de base ait besoin d'un réglage ou d'un étalonnage. Les niveaux de puissance étant inférieurs, les problèmes ne sont pas aussi cruciaux que pour la radiodiffusion.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour garantir le bon fonctionnement du transmetteur:

  • Oscilloscope: À l'aide d'un oscilloscope, il est possible de surveiller le signal de sortie. Surtout dans le cas des émetteurs de forte puissance, la connexion peut être effectuée via un coupleur spécial qui échantillonnera le signal sortant, mais à un niveau très réduit pour l'oscilloscope. Un moyen simple d'obtenir un échantillon est d'enrouler une boucle de détection et de la connecter à l'entrée verticale de l'oscilloscope.

    Selon l'emplacement de l'oscilloscope et les niveaux de signal présents, une antenne courte avec un circuit accordé peut être utilisée. Cette approche fonctionne bien à proximité de l'émetteur où les niveaux de rayonnement seront relativement élevés.

    L'enveloppe peut ensuite être surveillée pour s'assurer qu'elle franchit la ligne de signal zéro - c'est là que se produisent les inversions de phase qui donnent lieu à un bruit d'interférence à large bande.

  • Analyseur de spectre: À l'aide d'un analyseur de spectre pour surveiller l'indice / la profondeur de modulation, l'analyseur échantillonnera le signal et affichera son spectre sur l'écran. L'analyseur pourra voir le signal et surveiller si des composants se situent en dehors de la bande passante allouée pour le signal.

    Les analyseurs de spectre en temps réel seront plus efficaces pour surveiller les effets transitoires, bien qu'ils soient considérablement plus coûteux.

  • Compteur de modulation: Pour une surveillance continue, il est beaucoup plus facile d'utiliser un compteur de modulation. Ces vumètres fournissent une indication de l'indice de modulation ou de la profondeur de modulation sur un affichage numérique. Ils ne fourniront pas autant d'informations, mais sont souvent tout à fait adéquats pour une surveillance continue.

Ces différentes méthodes peuvent être utilisées le cas échéant pour surveiller en continu ou de temps en temps selon le cas.

Les chiffres d'indice de modulation et de profondeur de modulation sont largement utilisés pour décrire la modulation appliquée à un signal modulé en amplitude. Trop peu et le signal ne semblera pas avoir un son suffisamment fort. Trop et le signal créera des interférences bien au-delà du canal sur lequel il fonctionne.

Voir la vidéo: Explication - 4 - Cest quoi une onde électromagnétique (Novembre 2020).