Analyse des différentes technologies de diffusion radio

I.1 ANALYSE DES DIFFERENTES TECHNOLOGIES DE DIFFUSION RADIO

Les technologies de diffusion radio les plus utilisées sont les suivantes :

Modulation FM.

Modulation d’amplitude (OM, OC).

Diffusion numérique (DAB / DAB+ / T-DMB).

Diffusion par satellite.

Internet.

Introduction :

La modulation d'un signal informatif e(t) sert à adapter celui-ci afin qu'il soit capable d'être transmis via le canal jusqu'au récepteur. Le canal est caractérisé par sa bande passante BP, sa puissance maximale transportable et le niveau de bruit. On utilise alors une porteuse

p(t) = Ap.sin(ωp.t) que l'on module par e(t) :

- soit en amplitude (AM en analogique, ASK en numérique),

- soit en fréquence (FM en analogique, FSK en numérique),

- soit en phase (PM en analogique, PSK en numérique).

A la réception, il faut démoduler le signal pour récupérer e(t).

I.1.1 MODULATION FM :

L'objectif de la modulation de fréquence a été initialement d'obtenir une meilleure qualité des transmissions vocales. L'amplitude de la porteuse reste constante (en fait cela n'a pas grande importance) c'est sa fréquence qui est modulée. Ce qui présente un énorme avantage. En effet les divers bruits parasites qui perturbent une onde électromagnétique ont le plus souvent comme conséquence d'en perturber l'amplitude.

C'est une technique très employée en radiodiffusion, mais aussi en télécommunications avec des véhicules en mouvement.

A. Signal à diffuser :

Le signal SOURCE

Le signal SOURCE est généralement constitué de deux canaux AF G et D (stéréophonie) et représente le signal sonore à transmettre. En exploitation, dans une chaîne d’émission et de réception stable, ce sont les variations des niveaux G et D qui devront être évaluées et comparées avec celles issues d’un récepteur ou d’un démodulateur FM

Le signal SOURCE est caractérisé comme suit :

- le niveau est exprimé en dBu et représente la valeur maximum de l’amplitude du signal sonore SOURCE et non l’amplitude du signal sonore diffusé. En mode dynamique, la valeur du niveau du signal SOURCE n’est pas représentative de la valeur de la déviation du signal FM. Des écarts importants peuvent même être constatés, en fonction de la nature même du signal et du type de traitement sonore effectué (compression, expansion, déphasage, modification de l’équilibre spectral initial, etc.…) auxquels s’ajoutent les modifications apportées par la chaîne de transport et d’émission : préaccentuation, filtrage, codage, ajout de sous-porteuse(s)…

- Le spectre du signal AF comprend une plage de fréquences dont la limite supérieure atteint 20 kHz ou davantage, en fonction de la nature des sources sonores.

La mise en conformité du signal SOURCE

Les règles de modulation FM intégrant des notions de rapport signal/bruit et de protection « Co-canal » impliquent le respect de gabarits dans lesquels le signal modulant doit impérativement s’inscrire. Des modifications sont donc apportées au signal SOURCE :

- La préaccentuation : Dans le but d’améliorer le rapport signal/bruit de la chaîne complète de transmission (émission + réception), les signaux G et D (ou M et S) doivent être pré accentués suivant une caractéristique précise afin que la compatibilité soit assurée quel que soit le récepteur employé. La constante de temps adoptée est de 50 µS en Europe et de 75 µS aux USA.

Notation : la préaccentuation peut profondément modifier l’amplitude totale du signal, notamment si la répartition spectrale moyenne des signaux sonores n’est pas conforme à celle préconisée par la recommandation.

- Le filtrage : Le codage stéréophonique multiplex et la compatibilité mono/stéréo du parc de récepteurs impliquent que les signaux G et D soient filtrés suivant un gabarit limitant les fréquences hautes à FAF = 15 kHz pour chaque canal audio.

Le signal codé stéréo multiplex

Le signal codé stéréo Multiplex (système à fréquence Pilote) doit être inscrit dans un spectre 30 Hz – 15 kHz pour le signal M (Middle : signal L+R) et 23 kHz – 53 kHz pour le signal S (Side: signal (L-R)/2). A la sortie d’un codeur stéréophonique, l’amplitude du signal MPX s’exprime en Vc/c.

Notation : les variations du niveau du signal multiplex (MPX) sont toujours supérieures ou égales à celles du signal SOURCE (signal AF G et D) compte tenu de l’indice élevé de préaccentuation. (Exemple : pour une fréquence du signal SOURCE de 5 kHz le niveau du signal MPX est augmenté de 6 dB).

Les sous-porteuses auxiliaires

Différents signaux peuvent être additionnés au signal multiplex stéréophonique. Parmi ceux-ci:

RDS:fréquence centrale=57 kHz-largeur de bande maximum=±2,4 kHz de F_0

DARC:fréquence centrale=76 kHz-largeur de bande maximum=60 kHz à 94 khz (-20dB)

SCA audio:Fréquence centrale=53 kHz-fréquence centrale-76kHz

Le signal MPX composite (multiplex stéréo + sous-porteuse(s)) est exprimé est Vc/c et possède les caractéristiques spectrales suivantes : 30 Hz - 76 kHz (aucune composante des fréquences auxiliaires ne peut dépasser la fréquence de 100 kHz avec des niveaux supérieurs à – 40 dB).

Le signal MPX composite appelé aussi « signal bande de base » est donc le signal qui entre dans le modulateur de l’émetteur.

Ce sont les caractéristiques de ce signal qui fixent les valeurs de déviation et d’indice de modulation de la porteuse RF FM. Dans le langage commun et par défaut, signal MPX signifie : signal multiplex composite.

Le signal modulant

C’est le signal MPX modulant l’émetteur.

Le signal restitué par le modulateur est composé d’une porteuse

...