La modulation est le héros méconnu de la communication moderne. Sans cela, vos appels téléphoniques seraient silencieux et votre Wi-Fi serait un mythe. En électronique, il s’agit simplement de la technique consistant à imprimer des informations sur une onde porteuse radiofréquence. Vous faites varier les caractéristiques de l’onde, comme l’amplitude, la fréquence ou la phase, pour qu’elles correspondent aux données que vous souhaitez envoyer. Voix. Musique. Données. Des photos. Tout roule sur ce transporteur.
Il existe de nombreuses façons de procéder. Chaque méthode modifie un trait spécifique de l’onde pour coder le signal. Les cibles les plus courantes sont l’amplitude, la fréquence, la phase, la séquence d’impulsions et la durée de l’impulsion.
Techniques de modulation analogique
La modulation analogique traite l’onde porteuse comme un flux continu. Il n’utilise pas de chiffres binaires comme les méthodes numériques. Au lieu de cela, cela fonctionne avec les propriétés physiques de la vague elle-même. Les trois grands ici sont la modulation d’amplitude, la modulation de fréquence et la modulation de phase.
Modulation d’amplitude (AM)
La modulation d’amplitude est le jeu le plus ancien en ville. Il a imprimé des informations audio et visuelles en faisant varier la force de l’onde porteuse pour correspondre aux fluctuations du signal. Si le son devient plus fort, l’amplitude de l’onde augmente. Si cela devient plus silencieux, l’amplitude diminue.
Les stations de radio AM commerciales fonctionnent toujours entre 540 et 1 700 kHz. Ils sont espacés de 10 kHz. Pourquoi est-ce important ? Parce que les ondes de cette gamme rebondissent sur l’ionosphère. Ils sont renvoyés sur Terre. Cela permet de capter des stations à des centaines de kilomètres, notamment la nuit.
Au-delà de la radio commerciale, la AM est utilisée pour les émissions sur ondes courtes longue distance. Il diffuse également la partie vidéo des programmes de télévision traditionnels.
Modulation de fréquence (FM)
La modulation de fréquence maintient l’amplitude constante. Cela change la fréquence à la place. La fréquence porteuse se déplace de haut en bas en réponse directe aux variations du signal audio.
Edwin H. Armstrong, un ingénieur électricien américain, a développé la FM au début des années 1930. Son objectif ? Battez le bruit. La AM est très sensible aux interférences. Des orages. Machinerie. Courants électriques aléatoires. Ceux-ci perturbent l’amplitude d’une onde. Puisque la FM repose sur la fréquence et non sur l’amplitude, ces sources de bruit laissent le signal largement inchangé.
La FM est également mieux adaptée au son stéréophonique. Il gère l’audio haute fidélité pour les programmes télévisés et les appels téléphoniques longue distance via des relais micro-ondes.
Où diffuse la FM ? Fréquences plus élevées que AM. Les stations FM commerciales occupent la gamme de 88 à 108 MHz. Ils sont espacés de 200 kHz. Ce large espacement permet une meilleure clarté et moins de congestion.
Modulation de phase
La modulation de phase fait varier la phase de l’onde porteuse. Il répond aux vibrations de la source sonore. Il est souvent considéré comme un cousin de FM.
Pourquoi? Parce que phase et fréquence sont liées. On ne peut pas changer l’un sans affecter l’autre. La vitesse à laquelle la phase change est directement proportionnelle à la fréquence du signal audio.
La modulation de phase minimise les interférences pour les diffusions inférieures à 30 MHz. Il est utilisé parallèlement à la FM dans certains systèmes. Pourquoi ne pas simplement utiliser la FM partout ? La FM a du mal lors de l’amplification du signal en radiodiffusion. La modulation de phase intervient pour gérer ce travail. Il alimente également certains relais micro-ondes et est essentiel pour les systèmes Wi-Fi et de télévision par satellite.
Méthodes de modulation numérique
Les ordinateurs parlent en binaire. Pour envoyer ces données sur des canaux analogiques, nous devons moduler l’onde porteuse pour refléter ces uns et ces zéros. Nous pouvons modifier l’amplitude, la fréquence ou la phase.
Saisie par décalage d’amplitude (ASK)
Si vous modifiez uniquement l’amplitude, vous utilisez la modulation par décalage d’amplitude. C’est le jumeau numérique de la AM analogique.
Dans sa forme la plus simple, une rafale radiofréquence n’existe que lorsqu’un 1 binaire apparaît. Un zéro signifie que le signal s’arrête. Certaines variantes utilisent deux niveaux d’amplitude spécifiques pour représenter 0 et 1 au lieu de marche/arrêt.
Keying par déplacement de fréquence (FSK)
Changez la fréquence et vous obtenez une modulation par déplacement de fréquence. Les données numériques sont transmises à l’aide de deux fréquences distinctes. Une fréquence représente un 1. L’autre représente un 0. C’est simple. C’est robuste.
Modulation par changement de phase (PSK)
Modifiez la phase et vous obtenez une incrustation par déphasage. La version la plus simple utilise une seule fréquence porteuse. Une phase fixe représente un 0. Un déphasage de 180 degrés (polarité opposée) représente un 1.
La modulation numérique ne se limite pas à ces formes simples. Des techniques avancées combinent les signaux pour intégrer davantage de données à chaque équipe.
La modulation d’amplitude en quadrature (QAM) en est un excellent exemple. Il superpose plusieurs signaux modulants. QAM transmet deux signaux modulés en amplitude déphasés de 90 degrés. Cela permet à quatre bits ou plus d’être représentés par chaque décalage. C’est ainsi que les réseaux cellulaires et à large bande modernes atteignent des vitesses élevées.
Modulation d’impulsions
Parfois, la porteuse n’est pas une onde continue. Il s’agit d’une série d’impulsions marche-arrêt. C’est la modulation d’impulsions.
La modulation codée par impulsions (PCM) convertit le signal en une série d’impulsions d’amplitude constante. L’espacement entre ces impulsions code l’information. Le PCM minimise les pertes de transmission. Il élimine le bruit et les interférences car le récepteur n’a besoin que de détecter de simples modèles d’impulsions.
Où voyez-vous PCM ? Audio numérique. Ordinateurs. Disques compacts. DVD. Disques Blu-Ray. Il s’agit de la norme en matière de stockage et de lecture numériques de haute qualité.
Une autre variante est la modulation de durée d’impulsion (PDM). Ici, l’intelligence réside dans la durée et l’ordre des impulsions régulièrement récurrentes. Il est moins courant que le PCM mais sert à des applications spécifiques où la précision du timing compte plus que l’amplitude.
