I/Définition :
Le but de la démodulation est la récupération du signal modulant basse fréquence . C'est l'opération inverse de la modulation au cours de laquelle on sépare le signal B.F de la porteuse H.F .
Il existe plusieurs méthodes de démodulation : on utilise ici le montage dit "détecteur de crêtes"
II/Le démodulateur à diode :
a)Montage :
b)Caractéristiques de la modulée
Les interrupteurs K1 et K2 sont ouverts .
fréquence de la porteuse : fp=20 kHz
fréquence de la modulante : fM = 200 Hz
Q1)Réaliser le circuit . Relier le point A du circuit à la voie A de l'oscillographe.Envoyer la modulante (G.B.F. à 200 Hz) en voie B . Synchroniser l'oscillographe sur la voie B . Représentez l'oscillogramme (modulée et modulante) sur votre copie.
Q2)Repr ésentez sur votre copie le spectre de la modulée (utiliser le TP précédent)
c)Rôle de la diode :
Les interrupteurs K1 et K2 sont toujours ouverts .
Choisir R=10 kW . On visualise toujours la modulante en voie B .
Q3)Quel point du circuit faut-il relier à la voie A de l'oscillographe pour visualiser uR ?
Représentez sur votre copie l'oscillogramme obtenu ?Expliquez le rôle de la diode .
d)Elimination de la porteuse :
On ferme l'interrupteur K1 et l'interrupteur K2 reste ouvert .
Choisir R=20 kW et C= 70 nF.
Q4)Quel point du circuit faut-il envoyer en voie A de l'oscillographe pour visualiser uC ?Représentez l'oscillogramme sur votre copie .
Modifier la fréquence de la porteuse en lui donnant la valeur fp= 2 kHz
Q5)Représentez le nouvel oscillogramme relatif à uc sur votre copie . Calculez la constante de temps t=RC et comparez la à la période de la porteuse dans chacun des cas fp=200 kHz et fp= 2 kHz . Conclure .
Q6)En utilisant vos connaissances relatives au condensateur , justifiez l'allure de uc (t) . Comparez uc(t) à la modulante . Que se passe t-il si t<< Tp ?
e)Elimination de la composante continue .
Dans l'étude de la modulation , nous avons été amenés à associer à la modulante une composante continue . En fait , nous souhaitons récupérer cette modulante , sans composante continue .
La dernière cellule du circuit réalisé va nous permettre précisément d'éliminer cette composante continue .
Valeurs numériques : fp=20 kHz ; R=20 kW ; C=70 nF
fM= 200 Hz ; R'=100 kW ; C' = 10 nF
K1 et K2 fermés .
Q7)Quel point du circuit faut-il relier à la voie A de l'oscillographe pour visualiser us ?
Q8) Déterminez la valeur de la composante continue associée à la modulante en compant uC et uS
Q9)La dernière cellule (celle de droite) du montage réalisé constitue un filtre RC. S'agit-il d'un filtre : passe-haut , passe-bas ou passe-bande ? Justifiez clairement votre réponse .
Q10)Représentez les spectres de uc et us . Comparez les à celui de la modulée . Conclure .
III/Exercices :
1-Démodulation
On considère le montage suivant avec R=10 kW :
La diode a la caractéristique i(uD) donnée sur le schéma.
a)Représenter l'allure de la tension uR pour une tension d'entrée ue(t)=Uesin(2pft) avec Ue=5V et f=1 kHz.
b)On place en parallèle sur R un condensateur de capacité C=82 nF . Représenter l'allure de la tension uc(t) aux bornes du condensateur .
c)Quelle est l'allure de uc(t) pour C= 820 nF et C=8,2 nF ?
2/Circuit d'accord du récepteur
Pour réaliser le circuit d'accord , on propose d'utiliser un circuit bouchon.
Le courant généré dans l'antenne par l'onde électromagnétique peut être modélisé comme étant celui d'un générateur de courant idéal délivrant une intensité sinusoidale de fréquence fp égale à celle de la porteuse et modulée en amplitude .
On recueuille le signal de sortie vs aux bornes du condensateur .
1/Indiquez comment varie l' impédance du circuit lorsque la fréquence varie .
2/Comment varie la tension efficace aux bornes du condensateur en fonction de la fréquence ?
3/Pourquoi le circuit d'accord doit-il avoir un grand facteur de qualité ?
Réponses aux questions :
Q1)
*à la partie supérieure de l'écran : la modulante .
*en dessous : la modulée (tension uE)
Q2) Spectre de la modulée :
Q3)Pour visualiser u
R il faut relier le point B à la voie A de l'oscillographe .
*à la partie supérieure de l'écran : la modulante .
* en dessous : la tension u
R .La diode ne laisse passer le courant que dans un sens : la tension uR est donc toujours positive .La diode supprime donc les valeurs négatives de la modulée et aux bornes de la résistance R nous retrouvons pratiquement les valeurs positives de la modulée .
Q4)Pour visualiser u
c , il faut relier le point D à la voie A de l'oscillographe .
Q5)
La tension uc est dans ce cas "saccadée"
t
=RC=1,4 msf
p=200 kHz alors Tp=5 µsf
p=20 kHz alors Tp= 50 µsSi la constante de temps
t n'est pas assez grande par rapport à la période de la porteuse , l'enveloppe de la porteuse est mal filtrée .
Q6)Sous l'impulsion de la modulée redressée , le condensateur est soumis à une succession de charges et de décharges avec une constante de temps t . Cette dernière ne doit être ni trop grande , ni trop petite si l'on veut que la tension uc suive fidèlement les variations de l'enveloppe de la modulée .
Le montage donne une démodulation satisfaisante si :
Remarque : nécessairement m<1 .
Q7)Pour visualiser u
s , il faut relier le point E à la voie A de l'oscillographe .Q8)U
0 = 3 V dans l'exemple considéré (voie A : 2 v/div)Q9)Le filtre élimine la haute fréquence de la porteuse : ce ne peut être qu'un filtre passe-bas
Q10)
Pour la comparaison , voir Q2)
Correction des exercices :
Exercice 1 :
a)aux bornes de R
b)t= RC=0,82 ms
c)
Exercice 2:
a)En haute fréquence , le condensateur se comporte comme un court-circuit (voir cours tronc commun) . Comme il s'agit d'un circuit parallèle , le courant passera essentiellement par le condensateur qui a alors une impédance nulle .
En basse fréquence (f pratiquement nulle) , l'impédance de la bobine se réduit à sa résistance qui , généralement est faible . Le courant passera essentiellement par la bobine .
Entre ces deux situations extrêmes ,dont l'impédance est nulle (ou très faible) l'impédance passera nécessairement par un maximum , d'où l'allure de Z en fonction de f :
b)Vs = Z I . L'intensité efficace étant constante , il est clair que Vs varie comme Z en fonction de la fréquence .
c)Le circuit d'accord doit avoir un grand facteur de qualité pour que la bande passante soit petite de façon à avoir une bonne sélectivité .