Les modulations de fréquence : FM et FSK

Résumé du document

Toute opération de modulation consiste à transformer un message d'info occupant une certaine bande de fréquence en un signal passe bande dont le spectre est contenu dans la bande passante de transmission.
La modulation de fréquence consiste à faire varier directement au rythme d'un signal m(t) la fréquence de la porteuse : on utilise un VCO, oscillateur commandé en tension.

Extraits

[...] Dans ce TP, nous nous proposons d'étudier le cas de la modulation de fréquence. Nous nous intéresserons par la suite à sa version numérique, la modulation FSK. E S I R E M D i j o n P r o m o t i o n H a l l A n n é e Table des matières Détermination du taux de modulation d'un modulateur FM Etude des variations de la fréquence instantanée Etude du spectre d'un signal modulé en Fréquence Cas d'un signal créneau : signal FSK Cas d'un signal d'information sinusoïdal Conclusion Annexe Annexe Annexe Annexe Annexe Annexe Annexe Annexe Annexe Détermination du taux de modulation d'un modulateur FM La modulation de fréquence consiste à faire varier directement au rythme d'un signal la fréquence de la porteuse : on utilise un VCO, oscillateur commandé en tension. [...]

[...] De part et d'autre de cette valeur, nous obtenons deux paquets de raies, centrés respectivement sur les fréquences fp+Δf (à gauche) et (à droite). Chaque paquet est en fait la représentation en fréquence du signal créneau d'entrée, avec sa fondamentale et ses harmoniques impaires. En changeant la fréquence du signal d'information Fm, on s'aperçoit que l'occupation spectrale est proportionnelle à Fm : plus cette fréquence est petite, plus l'occupation spectrale le sera. Voici un exemple avec une fréquence Fm très petite : VOIR ANNEXE Cas d'un signal d'information sinusoïdal L'onde modulée en fréquence d'amplitude U est fournie par le générateur programmable Agilent 33120A. [...]

[...] la fréquence basse du signal de sortie est = 14,86 KHz. la différence des deux signaux nous donne le double de Δf, et Δf = Kf*Ai Dans notre cas, Ai = 6v, d'où Kf = Δf / Ai = Notre résultat est conforme à la mesure : la différence vient de la difficulté à obtenir une mesure fiable des deux fréquences hautes et basse, même en prenant les mesures sur plusieurs périodes Etude du spectre d'un signal modulé en Fréquence Cas d'un signal créneau : signal FSK Dans cette partie on utilise le générateur WaveTek qui fournira le signal FSK avec une fréquence porteuse Fp= 40 KHz. [...]

[...] Malgré tout, pour β= β= β = nous allons donc tracer notre propre Table de Bessel : Beta Fréquence Amplitude Fréquence Amplitude Fréquence Amplitude Fréquence Amplitude Fréquence associée Fp J FP + Fi J Fp + 2*Fi J FP + 3*Fi J Fp + 4*Fi J FP + 5*Fi J Fp + 6*Fi J FP + 7*Fi J Fp + 8*Fi = A cos( 2π Fm 6 Alors que la vraie table de Bessel est Afin de mieux visualiser l'incidence de notre table de Bessel, nous allons afficher les différents spectres suivants : Pour Beta = 0 : VOIR ANNEXE 6 Pour Beta = 1 : VOIR ANNEXE 7 Pour Beta = 2,4 : VOIR ANNEXE 8 Pour Beta = 4 : VOIR ANNEXE Conclusion Grâce à ce TP, nous avons vu en détails la modulation FM pour un signal analogique, et la modulation FSK pour un signal numérique. Le principe est le même mais la modulation FSK est plus contraignante comme nous pouvons voir avec les décalages liés en amplitude et en fréquence des différentes composantes d'un signal par rapport à la théorie. [...]

[...] La fréquence porteuse Fp de 20KHz est modulée par un signal sinusoïdale de fréquence 500Hz et d'amplitude d'où : L'excursion en fréquence se détermine par δf = Kf*A On donne l'indice de modulation : β = δf/fm La décomposition en série de Fourier de l'onde FM est : =U*Σ Jn(β) cos [ 2π (fp + n fm) En mettant l'oscillateur programmable Agilent en mode FM, nous allons créer une modulation de fréquence avec la fréquence de modulation fm= 500 Hz pour la fréquence du signal d'information. Nous allons régler l'excursion en fréquence pour δf = fm* β . Avec l'oscilloscope LeCroy, les valeurs en volt des amplitudes ne sont pas tout à fait correctes. En effet, lorsque l'on applique un signal sinusoïdal d'amplitude 1V cc, la FFT nous donne une amplitude moindre. La table de Bessel associé en est donc un peu faussée. [...]