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Auteur(s)
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Michel BASE : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Responsable Études Réalisation Radio de Thomcast
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Lire l’articleINTRODUCTION
A l’approche du XXI e siècle, la radiodiffusion sonore par voie hertzienne reste un mode de communication toujours très employé dans les gammes ondes longues et ondes moyennes :
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ondes longues ou kilométriques (OL en français et LW en anglais) : 153 à 281 kHz ;
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ondes moyennes ou hectométriques (OM en français et MW en anglais) : 531 à 1 705 kHz.
La modulation d’amplitude (AM ou A3 E) est la seule technique de modulation utilisée dans ces bandes de fréquence. Elle souffre pourtant d’imperfections multiples, telle qu’une bande passante limitée à 9 ou 10 kHz, une forte sensibilité aux parasites, aux brouillages et aux bruits radioélectriques. Malgré tout, elle est encore considérée par les radiodiffuseurs comme le seul moyen opérationnel pour atteindre le plus grand nombre d’auditeurs à l’échelon d’une région ou d’un pays.
Cet intérêt s’explique simplement par l’existence de plus de deux milliards de récepteurs AM de par le monde. Ces récepteurs sont aujourd’hui d’un prix relativement modique. Basés sur une détection d’enveloppe, ils sont très simples techniquement, ils sont faciles et pratiques à utiliser. Ils ne nécessitent pas d’installations d’antennes particulières et permettent une bonne réception dans de multiples conditions, même à l’intérieur des bâtiments.
Du côté émission, c’est un parc mondial de plus de 175 000 émetteurs qui assurent la transmission des programmes. Bien que leur durée de vie moyenne dépasse souvent 25 ans, les équipements d’émission existants doivent être renouvelés pour continuer à assurer le service dans de bonnes conditions.
Un changement de technologie important gagne les équipements d’émission de forte puissance. Les tubes sous-vide (triode, tétrode) modulés par la tension d’anode sont désormais délaissés au profit d’émetteurs entièrement transistorisés utilisant des stratégies de modulation à base de traitement numérique du signal.
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Couplage direct de type N – 15. Stratégie de modulation numérique
Pendant longtemps, les émetteurs de radiodiffusion ont été modulés en amplitude par contrôle de la tension d’alimentation de l’étage final (figure 19). Ce procédé de modulation classique principalement utilisé dans les équipements à tube sous le vocable de modulation par contrôle d’anode, bien qu’ayant une très bonne linéarité et une bonne stabilité, présente cependant un rendement limité.
À cause de la classe C de l’étage final RF, on atteint généralement η2 = 0,9. Mais le rendement η1 est en raison de la classe B des étages AF limité à seulement 0,5.
Le rendement typique de l’ensemble des étages d’amplification qui est donné par la relation :
pour 100 % de modulation, ne dépasse pas 67,5 %.
Les nouveaux procédés de modulation mis en œuvre ont tous comme objectif de s’affranchir de cette importante limitation au niveau du rendement des étages d’amplification.
On notera que le rendement global est lui inférieur de quelques pour-cent au rendement des étages d’amplification car il prend en compte toutes les autres pertes (ventilation, pompes...).
5.1 Alimentations par impulsions modulées en largeur
Dans la modulation par contrôle de la tension d’alimentation, le mauvais rendement provient de l’amplificateur audio-fréquence (AF) qui travaille en régime semi-linéaire (classe B). Le système d’alimentation par modulation de largeur d’impulsions utilise, pour faire varier la tension d’alimentation de l’étage RF, un dispositif qui travaille en commutation (classe D).
Ce système utilise pour cela un signal en forme de rampe triangulaire périodique à 70 kHz (Fs). Le signal audio en entrée du modulateur est comparé en amplitude au signal en rampes triangulaires. Le résultat de la comparaison est un signal d’amplitude constante, formé d’impulsions modulées en durée (PDM). Ce signal modulé en largeur contrôle un interrupteur électronique qui découpe l’alimentation principale.
Le découpeur est suivi d’une diode de roue libre et d’un filtre passe-bas qui...
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Stratégie de modulation numérique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LINGUET (L.), de BOISRIOU (P.) - Procédé et dispositif de modulation en amplitude d’un signal radiofréquence. - Brevet France, 93 06 420 du 28 mai 1993.
-
(2) - GERFAULT (B.) - Amplificateur de puissance de type pont H et ses moyens de blocage et dispositifs amplificateur de puissance comportant de tels amplificateurs. - Brevet France, 93 13 177 du 5 nov. 1993.
-
(3) - BREED (G.A.) - Classes of power Amplification, - RF Design, août 1993.
-
(4) - Transmitting AM. - ELECTRONICS WORLD + WIRELESS WORLD, janv. 1995.
-
(5) - RAAB (F.H.), RUPP (D.J.) - Class S High Efficiency Amplitude Modulator. - Green Mountain Radio Research, RF Design, mai 1994.
-
(6) - ROGER (J.) - Antennes. Bases et principes. - E 3 280, Traité Électronique, 1998.
- ...
NORMES
-
Règles de sécurité applicables aux matériels d‘émission radioélectrique. (amend. n2-1993). - CEI 60215 - 1987
-
Méthodes de mesure applicables aux émetteurs radio-électriques. Partie 1 : caractéristiques générales des émetteurs radiodiffusion. - CEI 60244-1 - 1999
-
Méthodes de mesure applicables aux émetteurs radio-électriques. Partie 15 : émetteurs de radiodiffusion sonore à modulation d‘amplitude. - CEI 60244-15 - 1999
International Telecommunication Union (ITU)
Union Internationale des Télécommunications (UIT)
Autorité de régulation des télécommunications (ART)
International Electronical Commission (IEC)
Commission Électronique Internationale (CEI)
Institute of Electricity and Electronic engineers http://www.ieee.org
Agence nationale des fréquences (ANFR)
Agence Française de normalisation (AFNOR)
International Standard Organisation (ISO)
Conseil Superieur de l’Audiovisuel
http://www.csa.fr
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