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Dernière mise à jour : 06/10/2008Présentation
Le présent article décrit de façon très (très) succinte les méthodes traditionnelles permettant de diffuser en monophonie ou en stéréophonie, un signal audio.Diffusion FM en mono
La diffusion FM d'un signal monophonique ou d'un signal stéréo dont les deux voies gauche et droite ont été mélangées, est bien plus simple à concevoir qu'une diffusion FM en stéréo. Il suffit en effet d'un modulateur FM, auquel on applique directement un signal modulant (le signal audio). Sur le synoptique suivant, on voit une entrée RDS qui est totalement optionnelle et dont on peut se passer sans pour autant tomber dans un vilain complexe d'infériorité.
L'occupation spectrale (en fréquence) relative au circuit du synoptique précédent ressemble au graphique suivant, où l'on voit que le signal audio "monophonique" (composante M) occupe une bande passante de l'ordre de 15 KHz (le RDS n'est pas représenté) :
Le procédé est tellement simple qu'il peut se résumer à l'emploi d'une poignée de composants (exemple en page émetteur FM 001). Mais même sans être expert en la matière, on se doute bien qu'un émetteur FM simplifié à l'extrême ne peut prétendre à des caractéristiques hautement professionnelles. Un émetteur FM mono professionnel peut coûter 1000 euros ou bien plus encore, alors qu'un émetteur FM mono fait maison avec des composants de fond de tiroir peut revenir à quelques euros ou rien du tout ! Forcement, il y a des différences quelque part. Ces différences peuvent être classées en deux catégories : la qualité sonore, et la stabilité de la fréquence d'émission. Même si tout cela est intimement lié, on peut tout de même avancer que la qualité sonore est principalement affectée par les composants qui précèdent le modulateur FM, et que la stabilité en fréquence est principalement liée au choix du modulateur FM. Ce dernier pouvant être de type libre (fréquence d'émission ajustée à la main et pouvant dériver) ou de type asservi (fréquence d'émission programmée et stabilisée par une PLL). Le bruit de phase (jitter) du modulateur est une donnée que l'on peut commencer à aborder une fois les notions de bases acquises, mais que l'on laisse volontier de côté quand on débute dans ce domaine.
Diffusion FM en stéréo
La diffusion en stéréo a été pensée afin d'assurer une compatibilité avec le mode de diffusion mono, un récepteur stéréo et un récepteur mono devant tous deux être capable de réceptionner et restituer un signal diffusé en mono ou en stéréo (la première chose voulue étant de pouvoir recevoir sur un récepteur mono, un signal diffusé en stéréo). Pour ce faire, on ajoute des informations qui ne sont pas transmises dans le cas de la diffusion en mode mono. C'est ce que l'on peut voir sur le plan d'occupation spectrale suivant, où apparaissent un signal pilote 19 kHz et une nouvelle zone occupée située entre 23 kHz et 53 kHz :
Ces informations supplémentaires "stéréo" (pilote 19K et composante S, pour Sub), multiplexées fréquentiellement avec les informations "mono" (composante M, pour Main), sont reconnues et utilisées par un récepteur stéréo, mais sont totalement ignorées par un récepteur mono car au-dessus de la limite de 15 kHz au-delà de laquelle le récepteur est censé ne rien trouver. Le circuit électronique nécessaire à l'élaboration et à l'ajout de ces informations supplémentaires (pilote 19K et composante S) s'appelle un codeur stéréo. Le codeur stéréo peut être simple à réaliser ou être complexe, tout dépend de la qualité sonore que l'on désire obtenir au final. Il existe deux méthodes "officielles" permettant de constituer la partie "stéréo" du multiplex (MPX) : découpage alterné des voies audio gauche et droite, et modulation directe en amplitude d'une porteuse 38 kHz avec le signal différence A-B (G-D).
Méthode par découpage alterné des voies audio gauche et droite
C'est ce que représente le synoptique suivant.
Découpage alterné des voies audio gauche et droite
Si vous souhaitez vous faire la main avec la diffusion en stéréo, sans pour autant rechercher dès le début une très haute qualité sonore (approche raisonnable), je ne saurais que trop vous conseiller de faire vos dents sur un montage faisant appel à ce procédé, car il est simple à réaliser. On trouve sur le net plusieurs schémas mettant en oeuvre une telle stratégie. Tel auteur va utiliser des portes logiques genre CD4066 (comme le montre le synoptique simplifié qui suit), tel autre va préférer des multiplexeurs analogiques tel le CD4053.
La commutation alternée entre les deux voies d'entrée peut aussi s'effectuer à l'aide de simple diodes de commutation ou plusieurs transistors montés en parallèle. Mais au fond, le principe est le même, qui consiste à découper en tranches le signal BF gauche et le signal BF droite, et à les transmettre de façon alternée (à tour de rôle) à une fréquence de précisement 38 kHz. Un coup c'est la voie audio droite qui est transmise vers le récepteur, un coup c'est la voie audio gauche qui est transmise, puis on revient à la voie droite, puis à la voie gauche, etc, etc. Côté récepteur, on prend tous les signaux reçus, on leur applique des traitements très simples (il ne faut pas que la construction du récepteur FM coûte cher parce qu'on veut pouvoir le vendre à plein de monde) et on retrouve nos deux signaux audio gauche et droite d'origine.
Méthode par modulation directe en amplitude d'une porteuse 38 kHz avec le signal différence A-B (G-D)
La deuxième méthode consiste à obtenir la composante S en modulant directement en amplitude une porteuse (un signal sinusoïdal fixe) de 38 kHz par la composante A-B (G-D) du signal audio stéréo à diffuser, ce que montre le synoptique suivant.
Modulation en amplitude d'une porteuse 38 KHz avec le signal différence A-B
La modulation d'amplitude peut être effectuée par un amplificateur à transconductance tel le fameux LM13600 ou LM13700 (voire avec un CA3080) ou avec un multiplicateur analogique tel que le AD633. C'est la solution que j'ai adoptée pour mon émetteur FM 002.