Modulation de fréquence FM

[Yffig]

Bonsoir Aziz,

Voici quelques bases sur la démodulation FM.
Il y a qq circuits qui sont soit rudimentaires, soit obsolètes: détection sur le flanc d'un circuit LC, discriminateurs de rapport, de Foster, etc. qui ne méritent pas que l'on s'y attarde.
Passons alors aux 2 techniques les plus largement utilisés:
- le démodulateur en quadrature, très utilisé en récepteurs FM commerciale et aussi dans les récepteurs à  bande étroite (VHF marine, CB, beaucoup de téléphones sans fil "domestique" à  leurs débuts (années 85-95)
- le démodulateur à  PLL (Boucle à  verrouillage de phase) très utilsé en démodulation FSK.

Le démodulateur en quadrature est basé sur l'utilisation d'un réseau LC déphaseur simple (parfois plus sophistiqué pour améliorer la distorsion) et d'un multiplicateur, le tout intégré dans un seul CI avec étages amplificateurs de fréquence intermédiaire, limiteur, mesure du RSSI (niveau du signal reçu), circuit de muting interstations, contrôle auto de la fréquence de la  tête HF, etc. Les plus illustres représentants en sont sans doute le CA3089, le HA1137 (version nippone du CA3089), l'excellent LA1235 (Sanyo), etc. Pour la réception FM en bande étroite (donc signaux vocaux exclusivement) Motorola avait toute une série MC3361/3362, MC13135...
En général ces démodulateurs travaillent avec une fréquence (intermédiaire) de 10.7 MHz et une excursion en fréquence pouvant aller jusqu'à  75 KHz voire plus.
Certains standards de TV Couleur en analogique avaient aussi le son en FM.

Le démodulateur par PLL est beaucoup plus intéressant sur le plan du principe utilisé puisque c'est le pendant du modulateur par VCO. La PLL contient un VCO, un comparateur de phase et un filtre passe bas. L'asservissement de la boucle oblige le VCO à  se "caler"sur la fréquence du signal reçu => son signal de commande est l'image de la modulation qui a servi à  l'émission...et voilà , c'est fait ! on récupère la modulation d'origine via le signal de commande du VCO tout simplement
En PJ je mets le schéma du fichier exemple de LT-Spice sur lequel j'ai mis qq commentaires: tu as la chaîne complète ! que tu peux simuler d'un clic !
Génération d'un signal binaire pseudo aléatoire,
Modulateur FM,
Démodulateur FM par PLL
(le reste c'est du filtrage et de la remise en forme par trigger de Schmitt)
Les plus illustres représentants de cette technique sont le NE565 et les CD4046/74HC4046 utilisés généralement pour des fréquences pas trop élevées et des excursions en fréquence plutôt réduites (cas du FSK des bidouilleurs).

Si tu veux tout savoir sur la FM, je te recommande l'excellent tutoriel de J.P. Muller :
http://www.ta-formation.com/cours/n-fm.pdf
Y a un peu de math dedans mais c'est sûr que la FM (comme plein de techniques en électronique) ça s'explique pas avec seulement la loi d'Ohm  ;) et il y a plein d'images qui parlent.


Bonne nuit !

Yffig

[Aziz]

Merci Yffig pour ces explications et pour ta disponibilité.
Bonne journée à  toi.
Aziz.

[Yffig]

Bonjour Aziz,

Voici donc un petit topo sur l'analyse spectrale par LT-Spice (par FFT = Fast Fourier Transform ).
Je suppose que tu es absolument novice sur le sujet donc je n'entre pas dans des détails sophistiqués et te propose simplement d'apprendre à  t'en servir facilement et correctement.
Première règle absolue :
Il est illusoire de demander le spectre d'un signal avec une périodicité certaine sur seulement quelques périodes (et encore plus sur moins d'une période)  => la commande de simulation qui est associée avec la FFT est TRANSIENT et doit donc réaliser une simulation sur un grand nombre de périodes du signal (typiquement 100 au minimum). Alors le spectre sera pertinent et les raies seront bien "fines".

Après simulation, pointer avec la sonde le(s) signal(ux) désirés pour l'afficher sur la fenêtre d'oscilloscope . Là  tu peux zoomer sur ta trace pour plus de détails, la FFT s'effectuera sur la totalité de la trace (cf plus loin).

Pour afficher le spectre: (cf PJ FFT_1)
- mettre le focus sur la fenêtre des traces (en cliquant sur la partie haute de la fenêtre)
- dans Menu: View ...> FFT. Une boîte s'affiche, LT-Spice te propose les signaux dont il peut calculer le spectre, tu en choisis un et surtout  tu vérifies que l'option "Use Extent of Simulation Data" est cochée. Tu laisses tous les autres paramètres par défaut puis => OK
LT-Spice t'affiche alors le spectre avec des échelles qui ne conviendront peut être pas mais par défaut il essaie d'afficher tout ce qu'il sait sur une échelle de fréquences logarithmique.

Pour changer les échelles:
Tu mets ton curseur à  l'extérieur de l'échelle que tu veux modifier, tu vois alors apparaître un petit bout de règle jaune, click droit, une fenêtre s'ouvre avec les paramètres actuels (cf PJ FFT_2): échelle LOG, de 10Hz à  1.031..MHz
Tu décoches LOG pour avoir une échelle linéaire en fréquence, tu mets 0Hz à  20Khz par ex (ie tu regardes le spectre du trapèze uniquement dans la gamme Audio), tu laisses LT-Spice choisir le "tick" (=graduation) ou tu mets ton choix et OK.

Voilà , tu peux aussi jouer avec l'échelle des niveaux de la même manière et aussi afficher plusieurs spectres sur la même fenêtre (à  partir de la première boîte de dialogue).

Voilà , j'en ai terminé avec ces petites séances pédagogiques, j'espère que cela t'incitera à  expérimenter et à  te documenter (LT-Spice dispose d'un Help et il y a  plein de tutos sur le Net, incluant bien sûr ceux de Bertrand).

Bonne continuation !

Yffig

[Aziz]

Merci beaucoup pour ton aide.
Bonne journée à  toi.
Aziz.