Analyse spectrale
Attention : Réalisation d'un analyseur de spectres analogique
Le but du TP est de réaliser un analyseur de spectres analogique, c'est-à-dire de réaliser un circuit électronique permettant de séparer le fondamental et les harmoniques d'une tension périodique.
L'analyse spectrale d'un signal utilise un montage dont le schéma est le suivant :
Méthode : Caractéristiques du filtre passe-bande
Le schéma du filtre passe-bande utilisé peut être le suivant :
Avec :
Déterminer expérimentalement (par une méthode rapide) :
la fréquence de résonance
la bande passante
le facteur de qualité
le coefficient d'amortissement
de ce filtre.
Méthode : Réalisation de l'analyseur de spectres
On réalise désormais l'analyseur de spectres en branchant les différents blocs les uns à la suite des autres.
Le détecteur de crête est le circuit suivant :
Avec :
On regardera le TP sur la modulation d'amplitude pour la théorie du montage "détecteur de crête".
Méthode : Utilisation du multiplieur
On choisit un signal à analyser carré
de fréquence
et de valeur maximale
, délivré par un premier générateur.
La décomposition en séries de Fourier de ce signal est :
On multiplie ce signal par une tension sinusoïdale dont la fréquence dépend du temps (tension vobulée), fournie par un second générateur :
Avec :
et
variant de 0 à 100 kHz (soit une fréquence maximale de 150 kHz) et
.
Notons
l'harmonique de rang n du signal carré.
A la sortie du multiplieur, la tension correspondant à cet harmonique sera :
Soit :
Ce signal, différence de signaux sinusoïdaux de fréquences
et
, injecté à l'entrée du filtre passe-bande sélectif de fréquence centrale justement
, ne donnera de valeurs significatives en sortie du filtre que lorsqu'une au moins de ces fréquences sera égale à
.
Par exemple :
Fondamental (f1 = 10 kHz) : il faut que δf0 = 10 kHz.
1er harmonique (30 kHz) : il faut que δf0 = 30 kHz
2ème harmonique (50 kHz) : il faut que δf0 = 50 kHz
3ème harmonique (70 kHz) : il faut que δf0 = 70 kHz
4ème harmonique (90 kHz) : il faut que δf0 = 90 kHz
On obtient ainsi, en sortie du filtre passe-bande, des signaux d'amplitudes proportionnelles à an (amplitude du fondamental ou des harmoniques de rang n) et de fréquences dépendant du temps de manière linéaire.
Méthode : Réalisation de l'analyseur de spectres analogique
Visualiser tout d'abord, en mode X-Y, la tension à la sortie du filtre passe-bande, en fonction de la tension de wvobulation (tension en dents de scie ou rampe de tension, située à l'arrière du GBF qui vobule).
Visualiser, toujours en mode X-Y, la tension à la sortie du détecteur de crête en fonction de la tension de wobulation.
Le détecteur de crête permet alors de ne garder que l'enveloppe des signaux observés.
Conclure (Comparer notamment les amplitudes respectives du fondamental et des harmoniques observés).
Choisir un signal triangulaire puis sinusoïdal de fréquence f1 = 10 kHz.
Réaliser de même l'analyse spectrale de ces signaux.
Conclure.
