Analyse mathematique d'un signal radio

[Yvan_Delaserge]

Bonjour.



Cette image represente l'analyse spectrale d'un signal radio en provenance d'un satellite météo NOAA, qui transmet des photos de la couverture nuageuse en temps réel.
La transmission se fait sur 137 MHz, en modulation de fréquence.
L'onde porteuse, d'une fréquence de 137 MHz, est modulée en fréquence par une tonalité de 1500 Hz.
Cette tonalité de 1500 Hz est à son tour modulée, mais cette fois en amplitude, par le signal contenant l'information utile. L'image est transmise ligne par ligne, à la manière d'un fax.

Cette façon de faire pas très simple à été mise en place par le NOAA au cors des années 70, parce qu'elle permettait aux utilisateurs de capter le signal avec des récepteurs analogiques relativement simples et en particulier de limiter les problèmes de réception dus à l'effet Doppler. Le satellite se déplace en effet à grande vitesse.

Ma question à pour objectif de savoir s'il serait possible avec les récepteurs numeriques disponibles actuellement, d'améliorer la réception de ces satellites météo.

Pour cela, j'aurais besoin de savoir, sur l'image du spectre du signal ci-dessus, à quel(s) endroit(s) se trouve l'information utile.
L'analyse mathématique (transformee de Fourier...théorie du signal de Shannon...) permettrait de le déterminer, mais je ne dispose pas des connaissances nécessaires.

Sur l'image ci dessus, obtenue avec un récepteur numérique, on voit le spectre du signal transmis par le satellite.
Les pics sont espacés de 1500 Hz, la fréquence de la tonalité, appelée aussi sous-porteuse.

La question principale pour moi est de savoir à quel endroit se situe sur ce spectrogramme, l'information utile?
Est-elle contenue dans l'amplitude des pics?
Ou bien est-elle contenue dans l'espace entre les pics?

Je penche pour la première possibilité. En effet, si l'information était contenue entre les pics, nous serions alors en présence d'un mode de transmission très inefficace. Pratiquement toute l'énergie transmise serait dissipée en pics inutiles!
Mais alors, ce que l'on voit que le spectre entre les pics, qu'est-ce ? Des artefacts dus a la dynamique trop faible du recepteur?
Ou bien y a-t-il vraiment de l'information utile à ces endroits?

Et si l'information est contenue dans l'amplitude des pics(On les voit varier au rythme du signal lorsque l'on reçoit un satellite en temps reel), est que chaque pic contient la même information que les autres?

Merci d'avance
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[penthode]

c'est bien un spectre FM, (formule de Carson et toussa )

l'energie utile est dans les 3/4 premiéres raies

[jiherve]

Bonjour
sans voir l'image :
1 : le résultat affiché d'une FFT est forcement une courbe continue puisque l'espace des fréquence est continu(non pas de MQ svp) donc entre les pics c'est souvent la butée basse de l'affichage ou le bruit de calcul.
2 : chacune des raies liée à la modulation FM 1500 Hz emporte une partie de l'information mais la majeure partie de celle ci se situera sur la première et sera donc constitué, comme pour les autres, par une variation d'amplitude.
JR

[Yvan_Delaserge]

c'est bien un spectre FM, (formule de Carson et toussa )

l'energie utile est dans les 3/4 premiéres raies

donc elle est contenue dans l'amplitude des raies uniquement, ou bien y a-t-il aussi de l'information entre les raies?

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

re
non rien ou presque c'est tout de même le but de la modulation.
JR

[Yvan_Delaserge]

Bonjour
sans voir l'image :
1 : le résultat affiché d'une FFT est forcement une courbe continue puisque l'espace des fréquence est continu(non pas de MQ svp) donc entre les pics c'est souvent la butée basse de l'affichage ou le bruit de calcul.
2 : chacune des raies liée à la modulation FM 1500 Hz emporte une partie de l'information mais la majeure partie de celle ci se situera sur la première et sera donc constitué, comme pour les autres, par une variation d'amplitude.
JR

L'impression que cela donne lorsque l'on examine le signal en temps réel est que l'on a une vingtaine de raies l'une à côté de l'autre, dont l'amplitude varie de maniere identique. Donc une vingtaine de copies de la meme information.
Avec un traitement numerique du signal, pourrait-on tirer parti de cette redondance pour améliorer le rapport-signal bruit?

Je fais le parallèle avec un soft de traitement d'image, utilisé par les astronomes amateurs pour photographier un objet céleste tel qu'une planète par exemple. Au moyen d'une caméra, on prend une série de quelques dizaines d'images. Chacune de ces images contient une perturbation provoquée par les turbulences atmosphériques. Du bruit. Mais cette perturbation liée au bruit est différente dans chaque image. Par contre, l'image de la planète est, elle identique dans chaque image.
En superposant plusieurs images, le soft permet d'attenuer le bruit et ainsi d'ameliorer le rapport signal bruit et obtenir une image plus mette et plus contrastée.

Si chaque raie du signal transmis par le satellite météo contient la meme information, pourrait-on imaginer afin d'ameliorer le rapport signal/bruit, un programme de traitement du signal qui découperait le spectre reçu en tranches correspondant chacune à une raie et les superposerait, en pratiquant une somme?

[jiherve]

Bonjour
sans doute mais la condition nécessaire c'est de faire des FFT en temps réel, c'est faisable mais n'est pas à la portée de tout le monde.
JR