Science physisques - exercices 8, Exercices de Physique Avancée
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Science physisques - exercices 8, Exercices de Physique Avancée

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Science physisques - exercices sur la réalisation d’une modulation d’amplitude. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Principe de la modulation d’amplitude, Réalisation du montage, Ondes modulée réelle.
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EXERCICE III. Réalisation d'une modulation d'amplitude (4 points) Spécialité

Bac S 2011 Amérique du Nord EXERCICE III. RÉALISATION D’UNE MODULATION D’AMPLITUDE (4 points)

Des élèves de terminale S doivent mettre en œuvre un montage permettant de simuler une modulation d’amplitude. Au laboratoire, ils disposent du matériel suivant :

deux générateurs basse fréquence (GBF) délivrant une tension sinusoïdale réglable en fréquence ;

un oscilloscope bicourbe : voies Y1 et Y2 ;

des fils de connexion ;

un circuit multiplieur (schéma ci-contre). Le multiplieur est un circuit intégré, à deux entrées E1 et E2 et une sortie S telle que :

US = k.U1.U2

où k est la constante caractéristique du multiplieur.

1. Principe de la modulation d’amplitude

1.1. Pourquoi n’est-il pas possible de transmettre une onde sonore sur de grandes distances ?

1.2. Pourquoi est-il possible d’utiliser une porteuse de grande fréquence ? 2. Réalisation du montage

2.1. Compléter le schéma de la figure 1 en annexe II à rendre avec la copie en y ajoutant les deux GBF et les flèches tensions notées uP(t) pour la porteuse, u1(t) pour le signal modulant et s(t) pour le signal modulé.

2.2. Sur le même schéma, représenter les fils de connexion à l’oscilloscope permettant de visualiser u1(t) sur la voie 1 et uP(t) sur la voie 2.

2.3. Étude de l’onde porteuse Pour simuler l’onde porteuse, le GBF délivre la tension sinusoïdale uP(t) d’amplitude UP = 2,5 V et de fréquence fP = 3000 Hz. L’oscilloscope est réglé pour visualiser la voie 1 avec une sensibilité horizontale de 0,1 ms.div1 et une sensibilité verticale de 1 V.div1.

Cette tension a pour expression : uP(t) = UP.cos(2.f.t) 2.3.1. Calculer la période TP de la porteuse.

2.3.2. Représenter cette tension sur la figure 2 en annexe II à rendre avec la

copie.

E1

E2 U1

U2 Us

S

2.4. Étude du signal modulant

Pour simuler le signal modulant le GBF délivre une tension u1(t) représentée ci-contre. Sensibilité verticale : 0,5 V/div. 2.4.1. Choisir, en justifiant la réponse, l’expression de la tension u1(t) :

u1(t) = U1.cos(2.f1.t) ou u1(t) = U1.cos(2.f1.t) + U0

2.4.2. Choisir, en justifiant la réponse, la fréquence f1 que doit délivrer le GBF : f1 = 10 000 Hz ou f1 = 100 Hz.

2.4.3. Déterminer l’amplitude U1 de la tension.

2.5. Étude du signal modulé en amplitude Le signal modulé en amplitude s(t) est représenté sur la figure 3 en annexe II à rendre avec la copie. L’amplitude de la tension modulée, notée Um, varie entre deux valeurs extrêmes, notées Umin et Umax.

On admettra que le taux de modulation m s’exprime par : max min

max min

U U m

U U

 

 .

2.5.1. Faire apparaître Umin et Umax sur l’oscillogramme de la figure 3 en annexe II à rendre avec la copie.

2.5.2. Calculer m.

2.5.3. Quelle condition sur m permet d’éviter une surmodulation ? 3. Ondes modulée réelle

Les valeurs des fréquences utilisées précédemment ne correspondent pas à celles utilisées dans la réalité car elles nécessiteraient d’utiliser des antennes beaucoup trop grandes. Les ondes hertziennes kilométriques, appelées « grandes ondes », ont une

longueur d’onde comprise dans l’intervalle [1052 m ; 2000 m]. La célérité des ondes électromagnétiques dans l’air, c, a pour valeur :

c = 3,0108 m.s1 . Calculer l’ordre de grandeur de la fréquence des ondes hertziennes.

ANNEXE II À RENDRE AVEC LA COPIE

Question 2.1

Figure 1

Question 2.3.2

Figure 2

Question 2.5.2

Figure 3

Sensibilité verticale : 2 V.div1 Sensibilité horizontale : 2 ms.div1

E1

E2

S

Y1 Y2

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