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Modulation d'amplitude, AM: spectre de bande passante et bandes latérales

Modulation d'amplitude, AM: spectre de bande passante et bandes latérales


La largeur de bande d'un signal modulé en amplitude est importante pour de nombreuses raisons.

La modulation d'amplitude, la largeur de bande AM est importante lors de la conception de filtres pour recevoir les signaux, de la détermination de l'espacement des canaux et pour un certain nombre d'autres raisons.

Le spectre et la largeur de bande d'un signal modulé en amplitude sont déterminés par les bandes latérales qui sont générées lorsque la modulation d'amplitude est appliquée à la porteuse.

Bandes latérales de modulation d'amplitude

Lorsqu'une porteuse est modulée de quelque manière que ce soit, d'autres signaux sont créés de chaque côté de la porteuse stable. Ces bandes latérales transportent les informations de modulation réelles.

Les bandes latérales de modulation d'amplitude sont générées au-dessus et au-dessous de la porteuse principale. Pour voir comment cela se produit, prenons l'exemple d'une porteuse sur une fréquence de 1 MHz qui est modulée par une tonalité fixe de 1 kHz.

Le processus de modulation d'une porteuse est exactement le même que le mélange de deux signaux ensemble, et par conséquent, des fréquences de somme et de différence sont produites. Par conséquent, lorsqu'une tonalité de 1 kHz est mélangée avec une porteuse de 1 MHz, une fréquence «somme» est produite à 1 MHz + 1 kHz, et une différence de fréquence est produite à 1 MHz - 1 kHz, soit 1 kHz au-dessus et au-dessous transporteur.

Si les tonalités en régime permanent sont remplacées par un son similaire à celui rencontré avec la parole de la musique, ceux-ci comprennent de nombreuses fréquences différentes et un spectre audio avec des fréquences sur une bande de fréquences est vu. Lorsqu'ils sont modulés sur le support, ces spectres sont vus au-dessus et au-dessous du support.

Modulation d'amplitude, bande passante AM

On peut voir que si la fréquence supérieure qui est modulée sur la porteuse est de 6 kHz, alors les spectres supérieurs s'étendent jusqu'à 6 kHz au-dessus et en dessous du signal. En d'autres termes, la bande passante occupée par le signal AM est deux fois la fréquence maximale du signal qui est utilisé pour moduler la porteuse, c'est-à-dire qu'elle est deux fois la bande passante du signal audio à transporter.

On voit que la limitation de la fréquence de tête du signal modulant limite la bande passante globale du signal modulé en amplitude. Pour les transmissions audio, comme les transmissions de diffusion, la largeur de bande globale du signal dépend des fréquences les plus élevées à transmettre.

L'espacement des canaux de diffusion varie en fonction de la bande utilisée et également de la zone dans le monde d'où provient la transmission. Sur la diffusion à longue bande d'ondes dans la région 1 de l'UIT (Europe, Afrique et Asie du Nord et centrale), l'espacement des canaux est de 9 kHz, pour la bande de diffusion des ondes moyennes, l'espacement des canaux dans les régions de l'UIT 1 et 3 est de 9 kHz, et dans Région UIT 2 (Amériques), il est de 10 kHz.

Pour obtenir ces espacements de canaux, le spectre audio doit être limité. Si aucune interférence ne devait être causée aux stations des canaux adjacents, cela limiterait considérablement la fréquence audio supérieure. Sur les bandes d'ondes courtes, ce serait la moitié de 5 kHz, soit 2,5 kHz. Cela ne permettrait clairement pas une qualité suffisante pour la diffusion et donc la bande passante des signaux est un peu plus élevée que cela et des interférences sont causées. De même, sur les bandes d'ondes moyennes et longues, la largeur de bande du signal AM est souvent supérieure à la moitié de l'espacement des canaux. Les interférences sont gérées en ne permettant pas aux stations à proximité d'occuper des canaux adjacents.

Canal AM typique et bandes passantes du signal

Certaines des principales utilisations de la modulation d'amplitude de nos jours sont la radiodiffusion et les communications aéronautiques. L'espacement des canaux varie en fonction de l'application, de la fréquence et des emplacements.


Canal AM typique et bandes passantes du signal
Applications / DescriptionEspacement des canaux (kHz)Bande passante audio maximale théorique (kHz)
Diffusion en ondes longues / moyennes en dehors de la région 2 (Amériques)94.5
Radiodiffusion en ondes moyennes dans la région 2 (Amériques)105
Diffusion en ondes courtes5

Les limites théoriques de la bande passante audio pour les stations de diffusion à modulation d'amplitude semblent bien plus limitées que ce qui se produit dans la réalité. Les valeurs de bande passante audio allant jusqu'à 6 kHz ne sont pas rares - en général, les canaux adjacents ne sont pas alloués de sorte que les signaux se propageant dans les canaux adjacents puissent être pris en charge. C'est bien pour la diffusion sur des bandes telles que la bande d'ondes moyennes pendant le jour, mais la nuit, lorsque les signaux voyagent plus loin en raison de la propagation ionosphérique, plus d'interférences sont ressenties.

Pour les bandes d'ondes courtes, les niveaux d'interférence sont souvent élevés - certaines stations de radiodiffusion ont expérimenté et utilisé une bande latérale unique avec une porteuse complète. Cela réduit efficacement (divise par deux) la bande passante du signal global pour une bande passante audio donnée. Pour que cela fournisse des gains dans un plan de bande canalisé, toutes les stations doivent adopter le même plan.

Les communications aéronautiques utilisent souvent la modulation d'amplitude. Les largeurs de bande des canaux de 25 kHz et 8,33 kHz dépendent en standard de l'avion et de l'emplacement. L'audio peut être adapté pour s'adapter à l'espacement des canaux car une bande passante audio de communication typique de 300 Hz à environ 3 kHz peut être adoptée.

La largeur de bande de la modulation d'amplitude peut être vue comme étant le double de celle du signal audio le plus élevé à transporter. Cela rend relativement médiocre en termes d'efficacité spectrale, mais néanmoins AM est toujours utilisé pour certaines applications en raison de sa simplicité, notamment en termes de démodulation.


Voir la vidéo: Réseaux. 12 - La Modulation (Août 2021).