2. Création de la voix dans GNU Radio

Pour créer cette voix dans GNU Radio, on utilise un bloc appelé Signal Source.

Paramètres de la voix

Dans le bloc Signal Source, on règle :

• Sample Rate : 32k
• Waveform : Cosine
• Frequency : 200
• Amplitude : 0.5
• Offset : 0
• Initial Phase : 0

Ce bloc génère une onde sinusoïdale lente, qui représente notre voix simplifiée.

À ce stade :

• il ne s’agit pas encore de radio
• il n’y a pas de porteuse
• on observe uniquement le message brut

3. Observation de la voix seule

Pour voir cette voix, on relie directement :

Signal Source (voix) → QT GUI Time Sink

Le QT GUI Time Sink joue le rôle d’un oscilloscope :

• il affiche l’amplitude en fonction du temps

• il permet de visualiser la forme du signal

4. Ce que l’on observe à l’écran

Lorsque l’on clique sur Run, on observe :

• une onde lente

• régulière

• parfaitement lisible

• oscillant autour de zéro

C’est la voix avant toute transformation.

À ce stade, il est important de comprendre ceci :

La voix existe déjà parfaitement avant la modulation.
La radio ne crée pas la voix, elle la transporte.

5. Schéma à obtenir

Voici le schéma auquel il faut aboutir pour cette étape
(image à insérer ici) :

• un bloc Signal Source configuré à 200 Hz
• relié directement à un QT GUI Time Sink

Ce schéma correspond à la voix seule, sans radio, sans porteuse, sans modulation.

6. Résultat attendu après avoir cliqué sur Run

Lorsque vous cliquez sur Run, vous obtiendrez une image similaire à celle-ci
(image à insérer ici) :

• une onde sinusoïdale lente

• bien étalée dans le temps

• facile à suivre visuellement

Cette image représente le message brut, tel qu’il existe avant d’être transporté par une onde radio.

7. Point fondamental à retenir

Avant toute modulation :

• la voix est un signal lent

• elle a une forme bien définie

• cette forme ne changera jamais

Dans les étapes suivantes, nous verrons que :

• cette voix sera multipliée par une porteuse

• sa forme ne disparaîtra pas

• elle deviendra simplement moins visible, car intégrée à une oscillation beaucoup plus rapide

La porteuse radio

Une fois la voix mise en place, une question essentielle se pose :
pourquoi ne pas la transmettre telle quelle ?

La réponse est simple mais fondamentale.
Une onde lente, comme celle que nous avons utilisée pour représenter la voix, ne se propage pas efficacement sous forme d’onde électromagnétique. Elle est trop lente pour rayonner correctement à partir d’une antenne.

C’est pour cette raison que la radio n’utilise jamais directement la voix.
Elle utilise une onde beaucoup plus rapide, appelée porteuse, qui sert uniquement de support.

La porteuse n’est pas un message.
Elle ne signifie rien.
Elle n’a aucun contenu.

C’est une oscillation rapide, régulière, parfaitement répétitive, dont le seul rôle est de pouvoir être émise et propagée dans l’espace.

Création de la porteuse dans GNU Radio

Dans GNU Radio, la porteuse est créée exactement comme la voix, avec le même bloc Signal Source.
La différence ne vient pas du type de bloc, mais des paramètres.

Alors que la voix utilisait une fréquence lente, la porteuse est réglée sur une fréquence beaucoup plus élevée, par exemple 10 kHz. Cette valeur n’est pas une fréquence radio réelle, mais une valeur pédagogique. Elle permet d’observer visuellement ce qui se passe, sans entrer dans des échelles impossibles à afficher.

À ce stade, la porteuse est une onde rapide, dense, pratiquement illisible à l’écran lorsque l’on observe plusieurs millisecondes à la fois. Ce n’est pas un défaut. C’est précisément ce que l’on doit constater.

L’onde oscille, mais elle oscille trop vite pour être perçue comme un son.
Elle n’est pas audible.
Elle n’est pas informative.

Observer la porteuse seule

Lorsque la porteuse est reliée directement au QT GUI Time Sink, l’écran semble presque rempli de couleur. L’onde paraît compacte, presque pleine.

Cela ne signifie pas que l’onde est saturée ou déformée.
Cela signifie simplement que l’échelle de temps utilisée ne permet pas de distinguer chaque oscillation.

Autrement dit, l’onde est bien là, parfaitement sinusoïdale, mais elle oscille trop rapidement pour être détaillée à l’œil nu.

Cette observation est capitale pour la suite.

Mettre la voix sur la porteuse

La modulation commence maintenant.

Il ne s’agit pas de remplacer la porteuse par la voix.
Il s’agit de faire agir la voix sur la porteuse.

Dans le cas de la modulation d’amplitude, cela signifie que la hauteur de l’onde rapide va varier lentement, en suivant exactement la forme de la voix.

La porteuse reste rapide.
La voix reste lente.
Mais elles ne sont plus indépendantes.

Mathématiquement, on peut écrire cela de manière très simple :

Signal modulé = porteuse × (1 + voix)

Cette formule est essentielle, car elle montre que la voix n’est jamais détruite. Elle est simplement intégrée au comportement de la porteuse.

Le terme “+ 1” est crucial.
La voix oscille naturellement autour de zéro. Sans ce décalage, certaines parties du signal inverseraient la porteuse, ce qui produirait une modulation incorrecte. Ajouter 1 permet de conserver une amplitude toujours positive.

Réalisation de la modulation dans GNU Radio

Dans GNU Radio, cette formule se traduit directement par l’assemblage de trois blocs simples.

La voix est d’abord décalée vers le haut à l’aide d’un bloc Add Const.
Le résultat est ensuite multiplié par la porteuse à l’aide d’un bloc Multiply.

À la sortie du multiplicateur, on obtient un signal unique, qui contient à la fois :

• la rapidité de la porteuse

• la variation lente de la voix

Réalisation de la modulation dans GNU Radio

Ce que montre l’écran après modulation

Lorsque l’on observe le signal modulé, quelque chose de très important apparaît.

L’onde rapide est toujours là.
Mais son amplitude n’est plus constante.

Elle gonfle et se resserre lentement, exactement selon la forme de la voix initiale.

La voix n’a pas disparu.
Elle est devenue visible sous forme d’enveloppe.

Ce que l’on voit n’est pas un nouveau message, mais le même message, transporté autrement.

À ce stade, il est essentiel de lever une confusion fréquente.

La modulation ne transforme jamais la voix. Elle n’en modifie ni le rythme, ni la hauteur, ni le contenu. La voix existe déjà, complète et intelligible, avant toute opération radio. Elle n’est ni accélérée, ni compressée, ni déplacée vers une autre fréquence. Si l’on modifiait directement la fréquence de la voix, on en altérerait immédiatement le sens : une voix grave deviendrait aiguë, une parole humaine se transformerait en un son artificiel. Or ce n’est précisément pas ce que fait la radio.

La voix reste, du début à la fin, un signal lent. Ce qui change, ce n’est pas le message, mais la manière dont il circule.

La modulation consiste donc à ne pas toucher à la voix elle-même, mais à la faire agir sur une onde beaucoup plus rapide : la porteuse. Il y a toujours deux réalités distinctes. D’un côté, la voix, lente, porteuse de sens. De l’autre, la porteuse, rapide, régulière, dépourvue de toute signification propre. La modulation n’est pas une fusion des deux, mais une interaction contrôlée entre ces deux signaux.

Dans le cas de la modulation d’amplitude, la porteuse continue d’osciller à sa fréquence élevée, sans jamais ralentir. Ce qui varie, c’est uniquement sa hauteur. Lorsque la voix est forte, l’amplitude de la porteuse augmente ; lorsqu’elle est faible, elle diminue. La porteuse reste rapide, mais son amplitude est commandée par les variations lentes de la voix. Ce que l’on observe alors visuellement comme une forme globale du signal correspond à la voix elle-même. Cette forme est souvent appelée enveloppe, non pas parce qu’elle transporte quoi que ce soit, mais parce qu’elle décrit la variation maximale du signal. Il s’agit d’un terme descriptif, pas d’un support physique.

En modulation de fréquence, le principe est différent mais l’idée reste la même. L’amplitude de la porteuse reste constante, tandis que sa fréquence instantanée varie légèrement autour d’une valeur centrale. Lorsque la voix monte, la porteuse accélère un peu ; lorsqu’elle descend, la porteuse ralentit légèrement. Là encore, la voix n’est pas accélérée. Elle demeure lente et intacte. Elle commande simplement une propriété de l’onde rapide.

Dans tous les cas, le contenu n’est pas altéré parce que la voix n’est jamais remplacée par autre chose. Elle n’est jamais convertie en onde radio. Elle reste une variation lente qui pilote le comportement d’une oscillation rapide. La radio ne crée pas l’information et ne la transforme pas : elle l’inscrit dans un support adapté à la transmission.

C’est pour cette raison qu’il est toujours possible de revenir en arrière. Puisque la voix n’a jamais été modifiée, il suffit d’observer comment la porteuse a été influencée pour retrouver exactement le signal d’origine. La démodulation n’est pas une reconstruction approximative, mais l’extraction d’une information qui a toujours été là.

On peut donc résumer l’idée centrale ainsi : la voix ne devient jamais radio. C’est la radio qui est modulée pour porter la voix.

Faisons un instant un rappel de l’ensemble du chemin parcouru, car la démodulation ne peut être comprise qu’en regardant toute la chaîne dans son ensemble.

Tout commence avec la voix. La voix est d’abord un phénomène purement mécanique : une vibration de l’air. Ces vibrations ne sont pas électriques, elles n’ont rien de technique. Elles sont simplement des variations de pression qui se propagent dans l’air jusqu’au micro. Le micro joue alors un rôle fondamental. Il ne transmet pas la voix, il la transforme. Il convertit les vibrations de l’air en un signal électrique qui reproduit l’ensemble de leurs variations, pas seulement leur intensité. La parole humaine n’est pas une simple oscillation régulière : elle est composée de voyelles, de consonnes, de transitions rapides, de résonances et de bruits. Chaque élément de la voix correspond à une combinaison particulière de vibrations de l’air. Cependant, ce signal électrique est un signal lent, de basse fréquence. Il est parfaitement adapté à être observé, traité ou amplifié localement, mais il ne peut pas être transmis efficacement à grande distance sous forme d’onde électromagnétique. Une antenne ne peut pas rayonner correctement un signal aussi lent. C’est pour cette raison qu’intervient la porteuse. L’émetteur génère une oscillation électrique rapide, capable, elle, d’être transformée par une antenne en onde électromagnétique se propageant dans l’espace. Cette onde rapide ne contient aucune information par elle-même. Elle est simplement adaptée au transport. La modulation consiste alors à faire agir le signal de la voix sur cette onde rapide. La voix ne devient pas rapide. Elle reste un signal lent. Mais elle influence un paramètre de la porteuse, par exemple son amplitude ou sa fréquence. La porteuse reste rapide, mais son comportement porte désormais la trace de la voix. L’antenne émettrice transforme alors ce signal électrique modulé en onde électromagnétique. Cette onde se propage dans l’espace jusqu’à l’antenne réceptrice. À ce stade, ce qui arrive à la réception n’est pas la voix, mais une onde rapide dont certaines propriétés ont été modifiées par la voix. L’antenne réceptrice effectue l’opération inverse de l’antenne d’émission. Elle transforme l’onde électromagnétique reçue en un signal électrique modulé, toujours rapide, et toujours porteur de l’information de la voix, mais sous une forme indirecte. C’est ici qu’intervient la démodulation. La démodulation consiste à retirer ce qui a été ajouté uniquement pour le transport. Puisque la porteuse ne sert qu’à la propagation, elle peut être supprimée une fois le signal reçu. Il ne s’agit pas de reconstruire la voix, mais d’observer comment la porteuse a été influencée, puis d’en extraire le signal lent qui l’a modifiée. En modulation d’amplitude, on observe les variations de hauteur du signal rapide pour retrouver le signal lent d’origine. En modulation de fréquence, on observe les variations de vitesse de la porteuse pour retrouver ce même signal lent. Dans les deux cas, on ne crée rien de nouveau. On ne fait que rendre à nouveau visible un signal qui n’a jamais cessé d’exister. Une fois la démodulation effectuée, on retrouve un signal électrique de basse fréquence, identique à celui qui existait à la sortie du micro. Ce signal peut alors être envoyé vers une enceinte. L’enceinte joue exactement le rôle inverse du micro. Là où le micro transformait des vibrations de l’air en signal électrique, l’enceinte transforme un signal électrique en vibrations de l’air. La chaîne est ainsi refermée : la voix est redevenue une vibration mécanique, perceptible par l’oreille humaine. On comprend alors que toute la transmission repose sur un principe simple : la voix est transformée, transportée, puis restituée, sans jamais être modifiée dans son information. La démodulation n’est pas une opération mystérieuse, mais la dernière étape logique d’un processus cohérent, où chaque transformation a un rôle précis et réversible.

Cette introduction n’avait pas pour but de parler uniquement de radio. Elle sert à comprendre un principe beaucoup plus général : la propagation d’une information à distance, à travers un support matériel, sans que cette information soit modifiée.

Dans le cas de la radio, le support n’est pas l’air au sens strict. L’air, à lui seul, ne structure rien et ne code aucune information. Le véritable point de contact entre le signal électrique et l’espace est l’antenne. C’est elle qui transforme une oscillation électrique rapide en onde électromagnétique capable de se propager. On peut dire que l’antenne permet à l’air de devenir un moyen de transmission. Sans antenne, l’air reste un simple milieu traversé ; avec l’antenne, il devient un espace de propagation exploitable. Auparavant, avec le téléphone filaire, le moyen de transmission était le câble. Avec la radio, ce rôle est transféré à l’espace, rendu transmissif par l’antenne.

Ce point est fondamental, car il permet de souligner le fonctionnement des transmissions filaires. Dans un câble, comme dans une antenne, ce sont des variations électriques organisées selon des lois précises qui circulent. Dès lors que l’on parle de fréquences, d’oscillations et de signaux, un câble et une antenne relèvent du même principe physique : ils transportent des ondes adaptées à leur support.

C’est là que se situe la rupture historique avec le télégraphe, inventé bien avant le téléphone et la radio. Le télégraphe ne transportait pas des ondes au sens physique du terme. Il se contentait d’ouvrir et de fermer un circuit, en appliquant ou non une tension électrique. Le câble télégraphique ne contenait pas de signal oscillant, mais une succession d’états électriques discrets, directement actionnés par l’opérateur. Il n’y avait ni fréquence porteuse, ni modulation, ni propagation d’onde au sens moderne.

Le téléphone filaire marque une étape décisive. Pour la première fois, la voix n’est plus traduite en simples impulsions, mais en un signal électrique continu, oscillant, qui reproduit fidèlement les variations de la parole. Le câble ne transporte plus seulement une tension, il transporte une forme de signal, avec une fréquence, une amplitude, une structure. Autrement dit, le fil devient lui aussi un support d’onde.

À partir de là, la différence entre transmission filaire et transmission radio n’est plus une différence de nature, mais une différence de support. Historiquement, on passe du télégraphe au téléphone filaire, puis à la radio. Dans un cas, l’onde est confinée dans un conducteur. Dans l’autre, elle est rayonnée par une antenne. Le principe, lui, reste strictement le même : une information est codée sous forme de variations électriques organisées, adaptées au support qui les transporte.

C’est cette continuité qui permet ensuite de comprendre les transmissions modernes, d’abord la télévision, puis les réseaux de données, jusqu’à Internet. Les systèmes numériques ne font que pousser plus loin cette logique : l’information n’est jamais transmise directement, mais toujours encodée, transportée sous forme de signaux ou d’ondes, puis reconstruite à l’arrivée