Les ondes électromagnétiques constituent le vecteur universel de communication à distance. La radiodiffusion AM exploite la modulation d'amplitude pour transporter un signal audio à grande distance.
Les ondes électromagnétiques sont des ondes transversales couplant un champ électrique et un champ magnétique perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à la direction de propagation. Elles se propagent dans le vide à $c = 3 \times 10^8$ m/s sans nécessiter de milieu matériel. Le spectre électromagnétique comprend (par ordre de fréquence croissante) : ondes radio (f < 300 MHz), micro-ondes (300 MHz-300 GHz), infrarouge, visible (400-800 THz), ultraviolet, rayons X, rayons γ. La transmission par onde électromagnétique est un transport d'énergie sans transport de matière. Pour les télécommunications, on utilise les ondes hertziennes (AM : 500 kHz-1,6 MHz ; FM : 87-108 MHz ; TV : UHF 470-860 MHz).
La modulation d'amplitude consiste à faire varier l'amplitude du signal porteur haute fréquence (HF) en fonction du signal modulant (signal audio, basse fréquence). Si la porteuse est u_p = A × cos(2πN_p × t) et le signal modulant u_m = U_m × cos(2πN_m × t), le signal modulé est : u = A × (1 + m × cos(2πN_m × t)) × cos(2πN_p × t), où m = U_m/A est le taux de modulation (0 ≤ m ≤ 1). La condition de non-surmodulation est m ≤ 1 (sinon le signal se déforme irrémédiablement). L'analyse spectrale montre que le signal AM contient trois raies : N_p (porteuse), N_p + N_m (bande supérieure) et N_p - N_m (bande inférieure). La largeur de bande est 2N_m.
Un récepteur radio AM comprend : une antenne (capte les ondes HF), un circuit LC accordé (bouchon, filtre sélectif en fréquence permettant de choisir la station), un amplificateur HF, un détecteur d'enveloppe (diode + filtre RC pour extraire le signal audio), et un amplificateur BF suivi d'un haut-parleur. Le circuit bouchon LC possède un rôle sélectif : il résonne à N₀ = 1/(2π√LC), permettant de sélectionner une station (accord). En faisant varier C (condensateur variable), on change N₀ et donc la station reçue. Le filtre RC de démodulation doit satisfaire : 1/(2πN_p) << RC << 1/(2πN_m) pour reproduire fidèlement l'enveloppe du signal AM sans suivre les oscillations HF.
Le traitement de l'information en vue de sa transmission comprend les étapes : capteur (transforme le signal physique en signal électrique), traitement du signal (filtrage, amplification), modulation (adaptation à la transmission), émission (antenne), propagation, réception (antenne), démodulation, restitution (haut-parleur, écran). Le signal peut être analogique (varie de façon continue) ou numérique (suite de 0 et 1). La transmission numérique (codage binaire, multiplexage) offre une meilleure immunité au bruit et permet la compression des données. Le débit binaire D (bits/s) et la bande passante B (Hz) sont liés par D = B × log₂(n), où n est le nombre de niveaux.
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Raies : N_p − N_m = 995 kHz, N_p = 1000 kHz (porteuse), N_p + N_m = 1005 kHz. Largeur de bande = 2N_m = 10 kHz. m = 0,6 ≤ 1 → pas de surmodulation ✓.
N₀ = 1/(2π√LC) → C = 1/(L × (2πN₀)²) = 1/(0,25×10⁻³ × (2π×720×10³)²) = 1/(0,25×10⁻³ × 2,04×10¹³) ≈ 196 pF.
m = U_m/A = 2/5 = 0,4. Comme m = 0,4 < 1, il n'y a pas de surmodulation. L'amplitude du signal modulé varie entre A(1-m) = 3 V et A(1+m) = 7 V.