Qu’est-ce qu’un modulateur ?
Un modulateur est un dispositif qui modifie l’amplitude, la fréquence ou la phase d’un signal électrique original pour le transformer en un signal plus facile à transmettre.
Par exemple, lors d’une communication sans fil entre deux points distants, il est difficile de transmettre les données à envoyer sous la forme d’un signal dans son état d’origine, il est donc nécessaire de moduler le signal à l’aide d’un modulateur. Plus précisément, le signal est transmis en plaçant les données à transmettre sur une onde sinusoïdale de fréquence radio.
Il existe deux types de méthodes de modulation : la modulation analogique et la modulation numérique. La différence réside dans le fait que les signaux traités sont analogiques ou numériques. Le principe de base reste le même.
Utilisations des modulateurs
Les modulateurs sont des dispositifs utilisés pour transmettre et recevoir des émissions de télévision et de radio. Les différents types d’informations, tels que l’audio et la vidéo, ont des fréquences différentes, qui peuvent être trop basses pour être transmises en tant que signaux tels quels.
Par conséquent, l’utilisation de modulateurs dans la télédiffusion et la radiodiffusion consiste à transmettre des données en les modulant à une fréquence plus élevée que le signal d’origine. Dans les connexions internet, les signaux électriques peuvent être modulés en signaux optiques, comme dans les lignes à fibres optiques, ou transmis en utilisant des lignes téléphoniques à une fréquence spécifique.
Principe des modulateurs
Dans le domaine de la radiodiffusion et des communications radio, il n’est pas pratique de transmettre les données telles quelles à l’autre partie. Il est nécessaire de moduler les données sous une forme facile à transmettre.
Dans un modulateur, un signal de base est d’abord préparé, puis transformé en un signal distinctif en y ajoutant des différences. Ce signal de base est appelé l’onde porteuse ou la porteuse.
Il existe trois façons principales de placer un signal sur une onde porteuse.
1. Modulation d’amplitude
La modulation d’amplitude (MA) est une méthode de modulation de l’amplitude de l’onde porteuse. Elle est utilisée à la radio et à la télévision, mais se caractérise également par le fait qu’elle capte les bruits extérieurs.
Lors de la démodulation, la moitié supérieure de la forme d’onde reçue est coupée et les points de crête sont reliés (enveloppe) pour obtenir le signal analogique de la partie émettrice.
2. Modulation de fréquence
La modulation de fréquence (FM) est une méthode de modulation de la fréquence d’une onde porteuse. Elle est utilisée pour les émissions de radio en FM, par exemple. Bien que la bande passante soit plus large, l’avantage est qu’il y a moins de perturbations que dans le cas de la modulation d’amplitude.
Dans le cas de la FM, le signal analogique modulé en fréquence du côté de l’émission est démodulé sous forme de tension de sortie en alimentant un circuit qui convertit la fréquence en tension (par exemple, un circuit de détection en quadrature) avec un signal reçu d’amplitude constante.
3. Modulation de phase
La modulation de phase (PhM) est une méthode qui consiste à décaler la phase de l’onde porteuse pour l’adapter à l’amplitude du signal. Cette méthode est souvent utilisée dans la modulation numérique, qui est aujourd’hui très répandue.
Cette méthode crée un décalage temporel par rapport à la porteuse d’origine en faisant varier la synchronisation temporelle du signal porteur proportionnellement au niveau de tension du signal analogique, créant ainsi une forme d’onde modulée.
Types de modulateurs
Les modulateurs peuvent être divisés en quatre catégories principales selon la méthode de modulation : la modulation analogique, la modulation numérique, la modulation d’impulsion et les méthodes d’étalement du spectre.
1. Méthode de modulation analogique
Les modulateurs utilisant des méthodes de modulation analogique, soit AM ou FM comme décrit ci-dessus, constituent le principal principe de fonctionnement. Les méthodes AM sont principalement utilisées dans la radiodiffusion radio AM et la radio aviation. Les méthodes FM servent dans la radiodiffusion radio FM, la radio amateur et la radio commerciale.
2. Modulation numérique
Les systèmes de modulation numérique transmettent des signaux binaires de 1 et 0. Ils ont été adoptés dans les communications radio récentes telles que les téléphones mobiles et la radiodiffusion télévisuelle par satellite.
La modulation numérique peut être considérée comme un cas où la forme d’onde de modulation est une onde carrée dans la modulation analogique. Les noms des schémas de modulation des signaux numériques sont ASK (Amplitude Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying) et PSK (Phase Shift Keying), correspondant à AM, FM et PhM.
Elles sont appelées ainsi parce qu’elles sont synonymes de commutation de porteuses.
3. Autres méthodes de modulation
Les méthodes de modulation d’impulsions sont celles qui font varier la largeur des impulsions, tandis que les méthodes d’étalement du spectre sont celles qui répartissent l’énergie du signal sur une large bande.