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Sujet Bac Corrigé - Téléphone portable et ondes radio - Bac S Amérique du Sud 2009 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2009
Bac S (ancien programme)
📱 L'exercice de spécialité du bac S 2009 d'Amérique du Sud (4 points) explique comment un téléphone portable transmet la voix par onde radio. Sujet officiel et corrigé détaillé gratuits, en PDF.
- Ordres de grandeur : fréquence des porteuses et longueur d'onde dans le vide.
- Modulation d'amplitude : chaîne d'émission, expression du signal modulé, taux de modulation lu sur l'oscillogramme.
- Démodulation : choix du détecteur d'enveloppe et du filtre passe-haut.
Chaque réponse est rédigée comme sur une copie, avec les pièges et les méthodes en marge.
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Téléphone portable et ondes radio : modulation d'amplitude
Cet exercice de spécialité de 4 points, prévu pour environ 52 minutes, complète l'épreuve du bac S 2009 d'Amérique du Sud pour les élèves ayant choisi l'enseignement de spécialité. À partir d'un texte sur la téléphonie mobile, il étudie la chaîne de transmission d'un signal par onde électromagnétique : émission, modulation d'amplitude, lecture d'un oscillogramme, puis réception et démodulation. La modulation d'amplitude ne figure plus au programme actuel, mais les notions de fréquence, de période et de lecture graphique restent très utiles.
Partie 1 : ordres de grandeur
La bande de fréquences citée dans le texte, de 890 à 915 MHz, conduit à un ordre de grandeur de 109 Hz : comme 9,00 est supérieur à 5, on arrondit à la puissance de dix supérieure. La relation λ = c/f donne ensuite une longueur d'onde d'environ 0,3 m, soit un ordre de grandeur de 10-1 m. Ces quelques dizaines de centimètres expliquent la taille des antennes de portables.
Partie 2 : l'émission d'une onde modulée
Sur le schéma de la chaîne d'émission, l'onde porteuse, issue de l'oscillateur haute fréquence, se trouve au point B, et le signal modulant, qui vient du micro, au point A. Une modulation de bonne qualité exige une fréquence porteuse très supérieure à celle du signal modulant. Les questions suivantes sont algébriques : à partir de s(t) = k·u1(t)·u2(t), on identifie l'amplitude Sm = kVm[Umcos(2πfmt) + U0], puis on factorise par U0 pour obtenir la forme A(m cos(2πfmt) + 1). L'amplitude devant rester positive, il faut m < 1, sinon il y a surmodulation et l'enveloppe ne restitue plus le signal.
La lecture de l'oscillogramme demande de la rigueur. Pour la porteuse, on compte 20 périodes en 10 ms, d'où Tp = 0,50 ms et fp = 2,0 × 103 Hz. Pour le signal modulant, l'enveloppe est maximale tous les 5,0 ms, ce qui donne fm = 2,0 × 102 Hz. On lit enfin Sm max = 9,0 V et Sm min = 6,0 V, d'où un taux de modulation m = 0,20, qui respecte bien la condition m < 1. Le piège classique est de prendre pour Sm min le point le plus bas de la courbe au lieu du plus petit sommet de l'enveloppe supérieure.
Partie 3 : réception et démodulation
Il faut choisir les circuits adaptés : le détecteur d'enveloppe associe une diode, un conducteur ohmique et un condensateur en parallèle, c'est le circuit (b) ; le filtre passe-haut est un dipôle RC série, c'est le circuit (c). Le circuit (a), sans condensateur, ne fait que redresser la tension.
Conseils pour réussir cet exercice
Mesurez la durée de plusieurs périodes plutôt qu'une seule pour limiter l'incertitude de lecture, convertissez les millisecondes en secondes avant de calculer une fréquence, et vérifiez la cohérence de vos résultats avec les conditions établies plus haut. Le corrigé détaillé reprend l'oscillogramme du sujet avec les lectures tracées.