Modulations numériques - Page personelle de Louis Trussart

fs fm T Modulation FSK contenu en fréquence
0 0 1 1 0 1 0 0 1
s
Département d'électronique
Cours: 243-325-SL
Communications analogiques
Auteur: Louis Trussart
Modulation numérique de porteuse
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Modulation en fréquence (FSK pour Frequency Shift Keying)
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f m
binaire
FSK
commutateur
(analog switch)
3
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f m
bande passante minimum
2

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FSK
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fs
f
m
filtres
passe bande
détecteurs
de crête
binaire
VCO
-
+
FSK
comparateur
4
5
binaire
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Efficacité spectrale
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FSK
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comparateur
de phase
VCO
Schmitt
trigger
PLL
binaire
6

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Modulation par tout ou rien (OOK : On Off Keying)
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bande passante minimum
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T
s 8
f0 Modulation par tout ou rien contenu en fréquence
0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1
7

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Théorème de Nyquist sur la bande passante minimum
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La vitesse théorique maximum qu'on peut atteindre avec des filtres adéquats
parfaits est de 1 symbole par seconde par Hertz de bande passante.
Démonstration:
signal binaire
contenu en fréquence
(fondamentale)
signal binaire reçu avec
bande passante de f /2
0
0
Ts
1
1
0
1
sps sps
2Ts 2 4Ts
4
0
1
0
0
0
0
1
f f
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1
1
1
0
0
A0cos(2f0t) porteuse
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0
0
AScos(2½fSPSt) 1
1
0
0
1
1
multiplicateur
x
plus haute fréquence
contenue dans le binaire
1
1
OOK
9
10
0
0

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porteuse
+V
0V
binaire
multiplicateur
OOK x f0
filtre
passe bande
OOK
filtre
passe bande
f
0
bande passante
minimum = f
sps
f0- ½fsps f 0+
½fsps
Modulateur Démodulateur
¢ ¢ ¢ ¢
contrôle
automatique
du gain
AGC
= 0
= 0,5
= 1
0 0,5 1 1,5 2
détecteur
de crête
tension de référence
+
-
12
11
13
binaire

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binaire
BPSK
déphsage
V
0V
0 0 1 1 0 1 0 0 1
180
Ts
180 0 0 180 0 180 180 0
f sps(1+
)
14
15
f 0
contenu en fréquence

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porteuse
+V
-V
f0
filtre
passe bande
NRZ
multiplicateur
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multiplicateur
BPSK
x
porteuse
cohérente
reconstruite
filtre
passe bande
filtre
passe bas
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0
+
-
16
BPSK
17
binaire
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-V
max
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max
0
180º
1
0º
18
19

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BPSK
multiplicateur
2
±cos(2f0t) cos (2f0t) =
±cos(2f0t) x
½(1 + cos(4f0t)) filtre
passe haut
½cos(4f0t) f
porteuse
régénérée
cos(2f0t) diviseur
de fréquence
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2
15MHz
1GHz
21
20

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+V
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-V
NRZ
I
mémoire
tampon
Q
multiplicateur
±1V
canal I
±sin(2f0t) porteuse
x
déphasage
90 degré
x
sin(2f0t) cos(2f0t) ±1V
canal Q
±cos(2f0t) multiplicateur
22
±sin(2f0 t) ±cos(2f0t) f0
QPSK
Sommateur filtre
passe bande
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binaire
déphasage
Ts 24
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45º 135º 225º 315º 315º 135º 225º
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filtre
passe bande
f0
QPSK
IsinA+QcosA
I = ±1
Q = ±1
A = 2f0t IsinA+QcosA
porteuse
régénérée
x
2
Isin A+QsinAcosA
canal I
½I
sinA
filtre
passe bas
déphasage
90 degré
x
cosA)
canal Q
IsinA+QcosA IsinAcosA+Qcos A
2
filtre
passe bas
½Q
+
-
+
-
niveau logique I
I
Q
I Q I Q I Q
niveau logique Q
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T
10 10 11 00 01 11 10 00 11 01
Modulateur ASK
binaire
porteuse
Démodulateur ASK
f0
filtre
passe bande
Modulation ASK
sin(2f0t) convertisseur
à 4 niveaux
I I*
contrôle
automatique
du gain
ASK
AGC
Asin(2f0t) x
sin(2f0t) porteuse
cohérente
reconstruite
x
A sin(2f0t) f
A
Asin (2 f t)
2 0
I I* A
0 0 -0,22
0 1 -0,66
1 0 +0,22
1 1 +0,66
filtre
passe bas
f 0
contenu en fréquence
0
filtre
passe bande
½A
convertisseur
à 4 niveaux
I I*
f sps(1+
)
ASK 30
31
binaire
29

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Modulateur 16QAM
binaire
convertisseur
à 4 niveaux
I I* Q Q*
convertisseur
à 4 niveaux
I
porteuse
Q
x
déphasage
90 degré
x
sin(2f0t) cos(2f0t) canal I
±Isin(2f0t) canal Q
±Qcos(2f0t) 33
±Isin(2f0 t) ±Qcos(2f0t) f0
16QAM
Sommateur filtre
passe bande
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Démodulateur 16QAM
filtre
passe bande
f0
©
16QAM
IsinA+QcosA
A = 2f0t IsinA+QcosA
porteuse
régénérée
x
2
Isin A+QsinAcosA
canal I
½I
sinA
filtre
passe bas
déphasage
90 degré
x
cosA)
canal Q
IsinA+QcosA IsinAcosA+Qcos A
2
filtre
passe bas
½Q
convertisseur
à 4 niveaux
I I* Q Q*
convertisseur
à 4 niveaux
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35
34

16QAM ou 16PSK
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4 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying)
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QPSK /4 DQPSK
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Autres modulations
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8QAM
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Rectangular 8QAM
Square 8QAM
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Circular 8QAM
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Problèmes
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15MHz
1GHz
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