next up previous
Next: 5 Le cryptage de Up: 4 La transmission hertzienne Previous: 4.2 La modulation numérique

4.3 La transposition en fréquence et la transmission hertzienne

Puisque, dans la quasi-totalité des cas réels, la fréquence d'émission optimale pour une longueur d'antenne donnée ne correspond pas au domaine de fréquences du signal à émettre, on utilise l'opération de transposition, i.e. un décalage (une translation) en fréquences. Cette opération se réalise grâce à une simple multiplication du signal (de fréquence moyenne f) sortant de l'opération de FSK, par un signal sinusoïdal de fréquence F. On obtient ainsi un signal dont les composantes ont pour fréquences F-f et F+f [*]. Pour prendre une place moins importante sur la bande de fréquences, on filtre une de ces deux composantes. Dans notre cas, l'opération de filtrage est effectuée grâce à un circuit passe-bande LC en sortie du transposeur, et la fréquence retenue est ici de F-f. Afin d'obtenir finement l'atténuation de l'autre composante, on utilise un analyseur de spectre, et l'on règlel'inductance variable du circuit de filtrage LC jusqu'à ce qu'une composante domine nettement l'autre (rapport entre les deux de l'ordre de 10db).



Figure 4.5: Transformation des spectres par transposition

 L'opération de transposition étant réalisée par des circuits spécialisés à base d'amplificateurs opérationnels, la fréquence de transposition maximale que nous pouvons obtenir est de l'ordre de 10MHz. Au-delà, il faudrait changer de technologie et adopter des circuits beaucoup plus coûteux. L'intérêt de cette étude n'étant pas de reproduire exactement les caractéristiques d'un radiotéléphone commercial, mais d'en comprendre les éléments principaux, notre choix s'est porté sur une fréquence de transposition de 8MHz environ.

Aussi, il est à noter que les antennes dont nous disposions étaient d'une hauteur d'environ 30cm, ce qui, comparée à la hauteur théorique idéale pour un signal à transmettre d'une fréquence de 10MHz, i.e. 7,5m, est assez peu. En fait, cela n'a pas été très gênant, si ce ne sont les quelques bruits supplémentaires ajoutés au signal transmis, et qui ont été plus ou moins éliminés avec le filtre LC du circuit de transposition du côté récepteur.

L'opération de transposition est tout à fait inversible, puisque cette opération est son propre inverse! En fait, en multipliant le signal de composante F-f par un signal de fréquence F, on obtient un signal de deux composantes réelles: f et 2F-f. Il suffit donc, pour récupérer le signal initial de fréquence f, de filtrer la composante indésirable à l'aide d'un filtre passe-bande LC, filtre qui est situé à la sortie du circuit de transposition du récepteur.

Enfin, pour compléter la maquette, il ne manque plus que l'ajout des antennes (ce qui, il faut bien en convenir, n'a pas vraiment constitué la partie la plus difficile de toute l'étude!) et, puisque les signaux traversent l'atmosphère, un circuit d'amplification du côté du récepteur [*]. L'amplification se fait après transposition, donc sur un signal de fréquence de l'ordre de 1MHz, avec un montage classique à amplificateurs opérationnels.

A la sortie de l'amplificateur, situé après la transposition donc, le signal passe dans le circuit de démodulation FSK puis dans les boîtiers de conversion numérique/analogique. Aussi, afin de régler finement la fréquence de transposition inverse (qui est, rappelons-le, à peu près la même que la fréquence de transposition, c'est-à-dire 8MHz dans notre cas) sur le montage récepteur, on observe avec un oscilloscope à la fois le signal provenant du circuit émetteur, avant transposition, et celui sur le circuit récepteur, après transposition, et l'on règle la fréquence du transposeur côté récepteur (grâce à une inductance variable) jusqu'à égaler les fréquences de ces deux signaux. Puis, l'on règle enfin, si nécessaire, la fréquence de référence du circuit démodulateur FSK (grâce, cette fois, à une résistance variable), jusqu'à ce que la fréquence du signal modulé soit accrochée, et que le circuit régénère donc un signal démodulé proche de celui qui avait été transmis initialement (ce dernier réglage, celui du démodulateur FSK, a normalement déjà été effectué lors de l'étape précédente, c'est-à-dire au moment où la maquette ne comportait pas encore de transposition).

Le signal numérique régénéré est quasiment comme celui initialement transmis, sauf que les angles des "marches d'escalier" sont beaucoup plus arrondis. Pour palier cette caractéristique pouvant devenir gênante, le boîtier dispose d'un circuit spécialisé dénommé "squarer" que nous avons utilisé.

Il reste encore un élément que nous pensons bon de relater ici. En effet, après avoir effectué tous les réglages et avoir posé les deux sondes de l'oscilloscope sur les deux signaux numériques, celui du circuit émetteur avant modulation d'une part, et celui récupéré par le circuit récepteur après démodulation d'autre part, nous avons vu que la restitution du signal numérique semblait tout à fait correcte, alors que le reste du circuit récepteur ne semblait pas vouloir "accrocher" sur ce signal (et par exemple reconnaître les mots de synchronisation). Toutefois, en y regardant de plus près, l'on voyait clairement que le signal numérique restitué "tremblait" horizontalement, i.e. que sa fréquence oscillait, même si ce phénomène ne se montrait pas d'une grande amplitude. Le problème venait, en fait, de ce que la boucle de phase du démodulateur FSK n'accrochait pas assez vite sur les fréquences successives que prenait le signal modulé. Pour remédier à cela, il suffisait donc d'augmenter le gain du mélangeur du démodulateur ou, aussi, d'augmenter l'écart entre les deux fréquences f0 et f1 du signal modulé, et c'est cette dernière solution que nous avons retenue (nous sommes passé d'un écart de f1-f0 = 50 kHz à 80 kHz). Il faut cependant prendre garde à ne pas écarter trop ces fréquences, sinon le démodulateur n'accrochera plus du tout! Dès lors, notre montage a fonctionné "merveilleusement bien", c'est-à-dire que les signaux demeuraient correctement transmis et interprétés, même lorsque nous avons écarté l'émetteur du récepteur d'environ 1m (le GSM n'a qu'à bien se tenir!)...


next up previous
Next: 5 Le cryptage de Up: 4 La transmission hertzienne Previous: 4.2 La modulation numérique
Denis Arnaud
11/25/1997