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.Explications technologiques

Contenu:

Définition | Fonctionnement de la radio analogique actuelle | L'avenir de la radio: la radio numérique

Définition :

-Ondes électromagnétiques:

Ondes constituées d'un champ magnétique et d'un champ électrique se propageant dans un milieu matériel ou dans le vide. Une onde est caractérisée par sa fréquence et sa longueur d'onde, grandeurs liées par l'expression: G=C/V (G=gamma) où C est la célérité de l'onde dans le milieu considéré. Ainsi, plus la longueur d'onde du rayonnement est élevée, plus sa fréquence est basse, et inversement.

-Spectre électromagnétique:

Le spectre électromagnétique décrit la répartition des ondes électromagnétiques en fonction de leur fréquence : les ondes de faible fréquence, de quelques kilohertz (kHz) à plusieurs gigahertz (GHz), sont appelées ondes radio ou ondes hertziennes, à des fréquences plus élevées se trouvent par ordre de fréquence croissant l'infrarouge, la lumière visible (longueur d'onde entre 400 et 700 nm) et l'ultraviolet. Enfin, aux fréquences les plus élevées, se trouvent le domaine des rayons X (entre 1 et 100 NM), puis celui des rayons gamma (longueur d'onde inférieur à1 NM).

Fonctionnement de la radio analogique actuelle :

La radio est un système de communication utilisant la propagation dans l'espace des ondes électromagnétique.

Schéma de transmission d'une source au destinataire:

1. Les émetteurs:

Les composants essentiels d'un émetteur radio sont un générateur d'oscillation, servant à convertir le courant électrique en oscillation d'une fréquence radioélectrique déterminée ; des amplificateurs, permettant d'augmenter l'intensité de ces oscillations tout en conservant la fréquence désirée ; et un transducteur, convertissant l'information à transmettre en tension électrique variable, proportionnelle à chaque instant à l'intensité du phénomène. Pour la transmission du son le transducteur sera un microphone.

Schéma d'un émetteur:

a. Notions importantes

Les ondes électromagnétiques sont des ondes sinusoïdales caractérisées par leur période T ou leur fréquence F et par leur amplitude A.

La longueur d'onde l est la distance parcourue par l'onde pendant une durée égale à une période.

La bande passante d'une onde est l'ensemble des fréquences comprises entre 2 limites.

b. Transcription d'un phénomène sonore en courant électrique

Le transducteur permet le passage d'un phénomène physique à une tension électrique.

Exemple : les sons sont réceptionnés par le microphone qui les transforme en signaux électriques.

Un son est caractérisé par son intensité et sa hauteur

L'intensité dépend de l'amplitude : le son A est plus fort que le son B

La hauteur dépend de la fréquence fondamentale : le son C est plus aigu que le son D.

c. L'amplificateur B.F.

Les amplificateurs sont des appareils électroniques destinés à augmenter l'intensité d'un courant. Il est utilisé pour amplifier le courant de faible intensité provenant du microphone.

Son B : courant avant amplificateur provenant du microphone.
Son A : courant après passage dans un amplificateur.

L'amplificateur est utilisé pour éviter la perte d'information due à la faible intensité du courant provenant du microphone.

d. L'oscillateur H.F.

Le rôle de l'oscillateur est de nous délivrer la fréquence de base nécessaire à l'élaboration du signal porteur dans une gamme de fréquences. Ceci suppose que l'oscillateur doit être réglable pour choisir une fréquence de travail dans la gamme, la fréquence délivrée doit être également très stable afin de ne pas perturber l'autre récepteur de la gamme. Dans une station de radiodiffusion typique, la fréquence porteuse est générée par un oscillateur à cristal de quartz rigoureusement contrôlé, de plus l'oscillateur est isolé pour éviter toute interaction entre l'oscillateur et les autres composants de l'émetteur.

Exemple de haute fréquence émise par un oscillateur:

A sortie de l'oscillateur la fréquence de l'onde reste insuffisante pour être émise. On utilise un multiplicateur de fréquence pour obtenir la fréquence de la porteuse désirée.

e. Modulation

Il existe 2 types de modulation : l'A.M. et la F.M. offrant toutes 2 des avantages et des inconvénients.

figure 1 : modulation d'amplitude
figure 2 : modulation de fréquence

Pourquoi module-t-on un signal ?
La dimension des antennes émettrices et réceptrices dépend de la longueur d'onde du signal (elle est égale à l/2 ou l/4 où l est la longueur d'onde dans le vide de la porteuse émise). Un signal H.F. est facilement transmissible et nécessite des antennes de 3m au maximum. Si nous émettions des ondes B.F., 10 Hz par exemple il nous faudrait une antenne de 15 km. De plus le signal serait rapidement atténué.
On utilise également la modulation pour être capable d'émettre plusieurs informations simultanément car si deux stations émettaient sur la même fréquence ou à des fréquences voisines, il serait impossible de distinguer ces deux signaux.

# La modulation d'amplitude

La modulation d'amplitude permet la transmission de signaux de faibles fréquences par ondes électromagnétiques.

La modulation d'amplitude se fait en deux étapes successives :

- le signal du microphone est appelé le signal modulant. A ce signal on ajoute une tension continue.

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Tension modulante (Us(t)) / Tension modulante (Us(t))+tension continue (U0)

- La seconde étape consiste à multiplier la tension ainsi obtenue à la tension de la porteuse.

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Tension obtenue à la 1ère étape (U1(t)) / tension multipliée (Um(t))

On obtient ainsi le produit suivant :
Um(t) = U1(t).Up(t) = (Us(t)+Uo).Up(t)
Pour la radiodiffusion A.M., les longueurs d'ondes de la porteuse sont comprises entre 153kHz et 800kHz.

# La modulation de fréquence

La modulation de fréquence a pour avantages : une meilleure fidélité, une sélectivité accrue et elle est insensible aux parasites.

Dans la modulation de fréquence, l'amplitude reste la même, mais sa fréquence varie au rythme de l'amplitude du signal modulant.

Lorsque la tension du signal modulant augmente, la fréquence de la porteuse augmente ; lorsque la tension du signal modulant diminue, la fréquence de la porteuse diminue.

Pour la radiodiffusion F.M., la longueur d'ondes de la porteuse est comprise entre 88MHz et 108MHz.

f. L'amplificateur H.F.

Il va amplifier l'intensité du courant après modulation pour augmenter la portée de l'onde. Il a la même action que l'amplificateur B.F. mais amplifie les courants haute fréquence.

g. L'antenne

Une antenne émettrice de radio est en fait un conducteur métallique dans lequel on fait passer des courants à très haute fréquence. Les antennes émettrices n'ont pas besoin d'être situées à proximité. Les stations de radiodiffusion sur moyennes fréquences émettent en général avec une antenne de grande taille, qu'il est en général préférable d'installer à un endroit isolé, alors que le studio de régie est d'ordinaire situé en centre-ville. Les émissions F.M. doivent disposer d'antennes de bonne hauteur, permettant des portées assez importantes.
La longueur d'une antenne est égale à l/2 ou l/4 où l est la longueur d'ondes dans le vide de la porteuse émise.