Modulation de fréquence
Par rapport à l'AM, la FM présente l’avantage d'être exempte de perturbations électriques. En effet, un récepteur FM ne tient compte que des variations de fréquences du signal et n'importe quelle perturbation pouvant faire varier l’amplitude du signal HF est automatiquement ignoré.
Un signal HF peut se moduler en fréquence en partant d’une fréquence minimale de 20 hertz jusqu’à atteindre un maximum de 20000 hertz.
Seul ce type de modulation est capable de reproduire fidèlement toute la bande audio et c’est pour cette raison qu’il est utilisé pour les transmissions hi-fi.
On se demande alors pourquoi, malgré tous ces avantages, la modulation FM n’est utilisée que dans les gammes VHF et non pas dans les gammes d’ondes moyennes ou courtes. La raison est très simple: la fréquence porteuse HF, lorsqu’elle est modulée en fréquence, couvre une bande beaucoup plus large que celle occupée par un signal modulé en amplitude. Donc, si elle était utilisée sur les ondes moyennes ou sur les ondes courtes, il faudrait réduire d’au moins 70 % le nombre des stations émettrices déjà présentes pour éviter que le signal d’un émetteur n’interfère sur le signal de l’émetteur voisin. Impossible, bien sûr!
Si on module un émetteur qui transmet en AM sur une fréquence de 90 MHz, avec un signal BF de 1000 Hz, sa fréquence restera fixe sur 90 MHz et seule l’amplitude variera. Il en sera de même si la fréquence HF était modulée avec un signal BF de 5000 Hz.
En simplifiant, on peut donc considérer que cet émetteur occupera une place d’environ 5 kHz dans la bande.
Si on module un émetteur qui transmet en FM sur cette même fréquence de 90 MHz (90000 kHz), avec un signal HF de 1000 Hz (1 kHz), sa fréquence porteuse se déplacera de plus ou moins 1 000 Hz, et couvrira alors une gamme comprise entre:
\(90000 + 1 = 90001\;kHz\)
\(90000 - 1 = 89999\;kHz\)
\(90000 - 89999 = 2\;kHz\)
Si on module le même émetteur avec un signal BF de 20000 Hz (20 kHz), sa fréquence se déplacera de plus ou moins 20 kHz et couvrira donc une bande comprise entre:
\(90000 + 20 = 90020\;kHz\)
\(90000 - 20 = 89980\;kHz\)
La bande occupée sera donc de:
\(90020 -89980 = 40\;kHz\)
En simplifiant, on peut donc considérer que cet émetteur occupera une place d’environ 40 kHz dans la bande.
Le récepteur, pour extraire le signal BF d’un signal haute fréquence modulé en FM, utilise un discriminateur composé d’un pot moyenne fréquence, équipé d’un secondaire avec prise centrale, et de deux diodes de redressement.
Sur l’une des extrémités du secondaire de la moyenne fréquence, on relie la cathode d’une diode et sur l’autre, l’anode de la seconde diode (voir figure 302).
La prise centrale de cette moyenne fréquence, comme vous pouvez le voir sur le schéma électrique de la figure 302, se trouve reliée sur l’enroulement primaire par l’intermédiaire du condensateur C1.
En l’absence de modulation, les deux diodes redressent la porteuse du signal haute fréquence en chargeant ainsi le condensateur électrolytique C4 placé entre les deux sorties, avec une tension proportionnelle à l’amplitude du signal capté.
En admettant que le condensateur électrolytique C4 ait été chargé avec une tension de 1 volt, entre la diode DS1 et la masse, on trouvera une tension de 0,5 volt positif et entre la diode DS2 et la masse, une tension de 0,5 volt négatif, car la jonction des deux résistances R1 et R2 est reliée à masse.
En présence de modulation, les deux diodes additionnent ou soustraient à la tension présente sur le condensateur électrolytique C4, les variations de fréquence, et on retrouve ainsi sur la sortie une tension variable qui, en atteignant un maximum positif et un maximum négatif, reproduit fidèlement l’onde sinusoïdale BF utilisée pour moduler en FM la porteuse de l’émetteur.
Pour expliquer comment les deux diodes parviennent à fournir une tension variable, après avoir chargé le condensateur électrolytique C4 avec le signal de la porteuse HF, on utilise les schémas électriques des figures 303, 304 et 305.
Si on relie la borne positive d’un voltmètre à 0 central sur le curseur d’un potentiomètre de 20 kΩ et sa borne négative sur la jonction des deux résistances R1 et R2 de 10 kΩ, et si on alimente le tout à l’aide d’une pile de 9 volts, assumant, dans notre exemple, la fonction du condensateur électrolytique C4, on obtient les trois possibilités suivantes:
- En plaçant le curseur du potentiomètre à mi-course, on trouvera sur la borne positive du voltmètre une tension égale à la moitié de celle fournie par la pile, c’est-à-dire 4,5 volts (voir figure 303).
Comme la borne négative du voltmètre est reliée à la jonction des deux résistances R1 et R2, où se trouve la moitié de la tension, c’est-à-dire 4,5 volts également, le voltmètre ne remarquera aucune différence de potentiel et dans ces conditions, l’aiguille restera immobile sur le 0 central.
- Si l’on déplace le curseur du potentiomètre à fond vers le positif de la pile (voir figure 304), on trouvera sur la borne positive du voltmètre une tension de 9 volts.
Comme cette tension est supérieure aux 4,5 volts se trouvant sur la borne négative reliée à la jonction des résistances R1 et R2, l’aiguille de l’instrument déviera brusquement vers la droite.
- Si l’on déplace le curseur du potentiomètre à fond vers le négatif de la pile (voir figure 305), on retrouvera sur la borne positive du voltmètre une tension de 0 volt. Comme cette tension est inférieure aux 4,5 volts se trouvant sur la borne négative reliée à la jonction des résistances R1 et R2, l’aiguille de l’instrument déviera brusquement vers la gauche.
Donc, si l’on tourne rapidement l'axe du potentiomètre dans le sens des aiguilles d’une montre puis dans le sens inverse, l’aiguille de l’instrument oscillera vers la valeur maximale positive ou négative, en simulant fidèlement la forme d’une onde sinusoïdale qui, comme nous le savons, est une tension alternée composée d’une demionde positive et d’une négative.
Aujourd’hui, la détection d’un signal FM n’est plus effectuée par l’intermédiaire de deux diodes car les nouvelles technologies nous ont donné des circuits intégrés spécifiquement conçus pour remplir cette fonction.
Aucun commentaire: