enveloppe

En transmission électrique et en traitement du signal, une enveloppe est la courbe lisse qui trace les crêtes maximales et minimales d'un signal oscillant à haute fréquence. Lorsqu'une onde porteuse radiofréquence est modulée avec des informations de basse fréquence (signaux audio, de données ou de commande), l'enveloppe définit la forme de cette modulation. La fréquence porteuse elle-même peut osciller des milliers ou des millions de fois par seconde, mais l'enveloppe se déplace beaucoup plus lentement, transportant l'information réelle transmise.

L'application la plus courante est la modulation d'amplitude (AM), où l'information est encodée en faisant varier la hauteur de l'onde porteuse. L'enveloppe supérieure trace les tensions de crête à chaque cycle, tandis que l'enveloppe inférieure trace les creux. Un circuit démodulateur utilise une diode et un condensateur pour extraire cette enveloppe, récupérant ainsi le signal modulant original. En radiodiffusion AM, les fréquences autour de 1 MHz transportent des enveloppes qui varient à des fréquences audio (20 Hz à 20 kHz). Les systèmes d'alimentation utilisent des principes similaires dans le contrôle HVDC (courant continu haute tension), où les signaux de modulation chevauchent des signaux de commutation de fréquence beaucoup plus élevée.

Détection et récupération de signal

La détection d'enveloppe fonctionne parce que les diodes ne laissent passer le courant que dans une seule direction. Lorsqu'elle est connectée au signal modulé avec un condensateur en parallèle, le condensateur se charge jusqu'au pic de chaque cycle de la porteuse, puis se décharge lentement entre les cycles. La tension résultante se rapproche de l'enveloppe originale. En pratique, le taux de décharge doit correspondre à la bande passante de l'enveloppe ; trop rapide et vous suivez l'ondulation de la porteuse ; trop lent et vous manquez les transitions rapides de la modulation.

En instrumentation et diagnostic, l'analyse d'enveloppe (également appelée démodulation haute fréquence) est utilisée pour détecter les défauts dans les machines tournantes. L'usure des roulements génère des vibrations impulsives à des fréquences ultrasoniques ; celles-ci sont modulées sur les résonances structurelles de la machine. En capturant l'enveloppe de ces signaux haute fréquence, les techniciens peuvent identifier les défaillances naissantes des semaines avant une panne catastrophique, même lorsque la vibration brute semble normale pour un accéléromètre standard.

Le terme vient de l'apparence visuelle d'un signal tracé : les limites supérieure et inférieure ressemblent à l'enveloppe en papier qui contenait autrefois des documents. Les systèmes numériques modernes calculent les enveloppes mathématiquement en utilisant le signal analytique et la transformée de Hilbert, mais le concept reste inchangé. Toute limite variant lentement appliquée à une oscillation plus rapide est une enveloppe, que ce soit dans les communications, l'électronique de puissance, l'acoustique ou la surveillance mécanique.