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Année universitaire : 2021-2022 MODULATION PAM/PCM, PWM, PPM Réalisé par : Kabb

Année universitaire : 2021-2022 MODULATION PAM/PCM, PWM, PPM Réalisé par : Kabbou Sabah Kabbaj Aya Encadré par : Pr. Belkebir Hicham PAGE 1 Introduction Les types d’information les plus rencontrés dans des télécommunications sont : Audio : la parole et la musique Vidéo : le images ou les séquences d’image Les données informatiques : données utilisées dans les systèmes numériques comme les ordinateurs les microcontrôleurs les DSP et les automates. Les informations dans les systèmes de communication sont divisées en deux catégories : ✓ Analogique ✓ Numérique On peut transformer (approximer) un signal analogique à un signal numérique en bande de base minimisée. Dans ce présent travail on va voir les différentes techniques de conversion d’un signal analogique. La modulation, qui s’effectue avant la transmission du signal, est l’adaptation du signal au canal de transmission en faisant la variation d'une grandeur caractéristique d'une onde, telle que l'amplitude, la fréquence ou la phase, en fonction des variations d'un signal à transmettre. Pour retrouver le signal après transmission, il faut faire une démodulation. PAGE 2 Table des matières Introduction ..................................................................................................................................................... 1 TABLE DES FIGURES .................................................................................. Erreur ! Signet non défini. I. La modulation : ........................................................................................................................................ 5 II. Rappel ....................................................................................................................................................... 5 1. L’échantillonnage ............................................................................................................................... 5 2. la quantification : ............................................................................................................................... 5 III. Généralité ........................................................................................................................................... 6 IV. Les techniques de modulation analogique par impulsions ........................................................... 7 V. La modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) ................................................................................. 8 1. Introduction ....................................................................................................................................... 8 2. Définition ........................................................................................................................................... 8 3. Principe .............................................................................................................................................. 9 4. Types de modulation d'amplitude d'impulsion ............................................................................ 10 - Modulation d'amplitude d'impulsion Flattop : ........................................................................... 10 - PAM naturel : ................................................................................................................................. 11 5. Démodulation de PAM .................................................................................................................... 12 6. Applications de PAM ....................................................................................................................... 13 7. Avantages de la modulation d'amplitude d'impulsion ................................................................. 13 8. Inconvénients de la modulation d'amplitude d'impulsion .......................................................... 13 VI. La modulation de largeur d'impulsion (PWM) ............................................................................. 14 1. Introduction ...................................................................................................................................... 14 2. Définition .......................................................................................................................................... 14 3. Principe ............................................................................................................................................. 15 4. Démodulation de PWM ................................................................................................................... 17 5. LE FONCTIONNEMT DE LA MODULATION DE LARGEUR D’impulsion .............................. 18 6. Applications de PWM ...................................................................................................................... 19 7. Les avantages de la PWM ................................................................................................................ 19 8. Les inconvénients de la PWM ......................................................................................................... 19 PAGE 3 VII. La modulation de position d'impulsion (PPM) ............................................................................ 20 1. Introduction ..................................................................................................................................... 20 2. Définition ......................................................................................................................................... 20 3. Principe ............................................................................................................................................ 20 Un signal PPM s'écrit : ............................................................................................................................. 20 4. Synchronisation ................................................................................................................................ 22 5. Application de PPM ......................................................................................................................... 22 6. avantages du PPM ............................................................................................................................ 22 7. Inconvénients du PPM..................................................................................................................... 23 VIII. Comparaison entre PAM, PWM et PPM : ...................................................................................... 23 IX. La modulation de code d'impulsion (PCM) .................................................................................. 25 1. Introduction ...................................................................................................................................... 25 2. Définition .......................................................................................................................................... 25 3. Principe ............................................................................................................................................ 26 4. Échantillonnage, quantification et codage en PCM : ................................................................... 27 5. Caractéristiques importantes de la modulation de code d’IMPULSIONS ................................ 28 6. Éléments de base du PCM .............................................................................................................. 29 • Filtre passe-bas (LPF) ...............................................................................................................29 • Échantillonneur .........................................................................................................................29 • Codeur ..........................................................................................................................................30 • Répéteur régénératif ................................................................................................................30 • Décodeur .....................................................................................................................................30 • Filtre de reconstitution ............................................................................................................30 7. Démodulation PCM ......................................................................................................................... 31 8. Domaine d’application .................................................................................................................... 31 9. Avantages du PCM ........................................................................................................................... 31 10. Inconvénients du PCM ................................................................................................................ 31 X. Simulation sous Matlab : ...................................................................................................................... 32 1. PAM ................................................................................................................................................... 32 2. PWM : ................................................................................................................................................ 34 3. PPM : ................................................................................................................................................. 35 4. PCM : ................................................................................................................................................. 37 Conclusion .....................................................................................................................................................38 Bibliographie ................................................................................................................................................. 39 PAGE 4 TABLE DES FIGURES Figure 1 : type de modulation ........................................................................................................................ 6 Figure 2 : signal PAM .................................................................................................................................... 9 Figure 3 : modulation d'amplitude d'impulsion Flattop ........................................................................... 10 Figure 4 : modulation d'amplitude d'impulsion naturelle ......................................................................... 11 Figure 5 : Démodulation du signal PAM ..................................................................................................... 12 Figure 6 : signal PWM ................................................................................................................................... 15 Figure 7 : types de modulations de largeur d'impulsion ........................................................................... 16 Figure 8 : diagramme schématique de la démodulation PWM ................................................................ 17 Figure 9 : diagramme schématique d'un autre schéma de démodulation PWM ................................... 17 Figure 10 : le fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion ................................................. 18 Figure 11 : signal PPM .................................................................................................................................... 21 Figure 12 : sortie PCM par rapport aux valeurs instantanées d'une donnée sinusoïdale. ...................... 25 Figure 13 : Code d'impulsion techniques de modulation ......................................................................... 26 Figure 14 : le processus d'échantillonnage et de quantification en PCM ................................................. 27 Figure 15 : ÉLEMENTS DE BASE DU PCM ................................................................................................ 29 Figure 16: Le signal informatif (PAM) ........................................................................................................ 32 Figure 17 : le signal de la porteuse (PAM) ................................................................................................... 33 Figure 18 : Le résultat de la modulation PAM ............................................................................................ 33 Figure 19 : La consigne (PWM) ................................................................................................ 34 Figure 20 : Le résultat de la modulation PWM .......................................................................................... 35 Figure 21 : La consigne (PPM) ......................................................................................................................36 Figure 22 : Le résultat de la modulation PPM ...........................................................................................36 Figure 23 : Le résultat de la modulation PCM ............................................................................................ 37 PAGE 5 I. La modulation : La modulation est une technique utilisée pour transmettre un signal de base fréquence (BF) =un signal modulant au moyen d’une onde électromagnétique de haute fréquence (HF) = onde porteuse, puis par démodulation on obtient le signal transmis. II. Rappel La numérisation comporte deux opérations principales : 1. L’ECHANTILLONNAGE Qui consiste à prélever les valeurs du signal à numériser à des instants discrets uniformément distribués 2. LA QUANTIFICATION : Qui consiste à Approximer chaque valeur du signal échantillonné xe(t) par un multiple entier d’une quantité élémentaire q appelée pas de quantification. Si q est constant quelle que soit l’amplitude du signal, on parle de quantification uniforme. PAGE 6 III. Généralité La modulation d'impulsions est un type de modulation dans lequel un train d'impulsions est utilisé comme onde porteuse et l'un de ses paramètres, tel que l'amplitude, est modulé afin de transporter des informations. La modulation d'impulsions est divisée en deux types : modulation analogique et numérique. La modulation d'impulsions analogique est classée comme • Modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) • Modulation de largeur d'impulsion (PWM) • Modulation de position d'impulsion (PPM) La modulation numérique est classée comme • Modulation par impulsions codées • Modulation delta Figure 1 : type de modulation PAGE 7 La technique de modulation analogique par impulsions est de trois types à savoir PAM, PWM et PPM, et la technique de modulation numériques par impulsions est de deux types, à savoir DM, DPCM. • Si l’amplitude de l’impulsion est rendue proportionnelle au message, elle est alors appelée modulation d’amplitude de l’impulsion (PAM). • Alternativement, si la largeur d’impulsion est rendue proportionnelle au message, elle est alors appelée modulation de largeur d’impulsion (PWM). • Si la position du train d’impulsions varie proportionnellement au message, on parle alors de modulation de position d’impulsion (PPM). • Enfin l’amplitude de l’impulsion peut être approximativement représentée par une valeur d’amplitude discrète qui conduit à la modulation d’impulsions codées (PCM). D’autres variantes du PCM comprennent la modulation delta (DM) et le PCM différentiel (DPCM) IV. Les techniques de modulation analogique par impulsions Les techniques de modulation analogique sont principalement classées en modulation d’amplitude d’impulsion, modulation de durée d’impulsion, modulation de largeur d’impulsion et modulation de position d’impulsion. Nous allons nous intéresser aux trois techniques suivantes : ➢ La modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) est une technique de modulation analogique dans laquelle l'amplitude de la porteuse d'impulsion varie proportionnellement à l'amplitude instantanée du signal de message. ➢ La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est une technique de modulation analogique dans laquelle la largeur de la porteuse d'impulsion varie proportionnellement à l'amplitude instantanée du signal de message. ➢ La modulation de position d'impulsion (PPM) est une technique de modulation analogique dans laquelle l'amplitude et la largeur des impulsions sont maintenues constantes, et la position de chaque impulsion, concernant la position d'une impulsion de référence, varie en fonction de la valeur échantillonnée instantanée du signal de message. PAGE 8 V. La modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) 1. INTRODUCTION Aujourd'hui, la communication est au cœur de la technologie. La communication est réalisée sur un émetteur et un récepteur par des signaux. Ces signaux transportent les informations par modulation. La modulation d'amplitude d'impulsion est l'un des types de techniques de modulation utilisées dans la transmission de signaux. La modulation d'amplitude d'impulsion est la forme de modulation la plus simple. Il s'agit d'une méthode de conversion analogique-numérique dans laquelle les informations du message sont codées dans l'amplitude de la série d'impulsions de signal. Ce travail traite d'un aperçu de la modulation d'amplitude d'impulsion connue sous le nom de PAM. 2. DEFINITION La modulation PAM est technique de conversion d’un signal analogique en un signal impulsionnel dont l’amplitude des impulsions représente le message. La PAM est une première étape dans la conversion d’un signal analogue en un signal digital PCM. La relation entre l'impulsion et l'amplitude constante du signal de message est proportionnelle. Comme expliqué ici, PAM est dans une certaine mesure analogue à la technique d'échantillonnage naturel, dans laquelle le signal de message est multiplié par des impulsions carrées périodiques. Dans un processus d'échantillonnage régulier, cependant, l'impulsion carrée modulée peut varier avec le signal de message, cependant dans la modulation d'impulsion-amplitude, elle est conservée comme signal plat. PAGE 9 3. PRINCIPE PAM signifie modulation d'amplitude d'impulsion. Il s'agit d'une technique de modulation dans laquelle l'amplitude du signal porteur pulsé est modifiée en uploads/S4/ modulation-pam-pcm-pwm-ppm.pdf