Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes
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Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes
Chap.2: Architecture des sous-ensembles hyperfréquencesChap.2: Architecture des sous-ensembles hyperfréquences
Halim BoutayebHalim BoutayebPhone: (514) 875-1266
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PlanPlan
I.I. IntroductionIntroduction
II.II. Les Récepteurs Les Récepteurs
III.III. Les ÉmetteursLes Émetteurs
IV.IV. Les Générateurs de fréquences Les Générateurs de fréquences
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I. IntroductionI. Introduction
Satellites de communication : amplifier et décaler en fréquence les signaux reçus. Satellites de communication : amplifier et décaler en fréquence les signaux reçus.
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PlanPlan
I.I. IntroductionIntroduction
II.II. Les Récepteurs Les Récepteurs
III.III. Les ÉmetteursLes Émetteurs
IV.IV. Les Générateurs de fréquences Les Générateurs de fréquences
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Schéma global d’un récepteurSchéma global d’un récepteur
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Bande C :
réception 5.85 – 7.075 GHzretransmission 3.40 – 4.200 GHz
4.50 – 4.800 GHz Bande Ku :
réception 14.0 – 14.50 GHzretransmission 11.7 – 12.20 GHz
BBandes de fréquences allouées pour les satellites de communication américainandes de fréquences allouées pour les satellites de communication américainss : :
II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
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RécepteurRécepteurss à conversion simple à conversion simple ouou à conversion double à conversion double
II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
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Configuration détaillée d’un récepteurConfiguration détaillée d’un récepteur
II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
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Schéma d’un récepteur en bande CSchéma d’un récepteur en bande C
II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Considérations mécaniquesConsidérations mécaniques Le châssis : alliage très léger d’aluminium ou de magnésium ; Plaqué or pour
obtenir une meilleure conductivité électrique ; Les parois du châssis sont amincies afin de réduire le poids; Des petits trous sont créés sur les parois pour permettre l’évacuation de l’air. Le châssis doit résister aux forces mécaniques (vibration du moteur) et soniques (écoulement de l’air à la surface du lanceur) .
Les modules RF sont principalement conçus à l’aide de deux technologies différentes :
MIC (Microwave Integrated Circuit) : Les circuits sont conçus sur des substrats
d’alumine de 0.025 pouce d’épaisseur. Les composant discrèts sont ensuite installées sur ceux-ci.
MHMIC (Miniaturized Hybrid Microwave Integrated Circuit) : Substrats d’alumine de 0.01 pouce d’épaisseur. Les résistances et les condensateurs font partie du procédé et n’ont pas à être ajoutés.
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Paramètres importants dans la conception d’un récepteurParamètres importants dans la conception d’un récepteur
Facteur de bruitFacteur de bruit i
i
o
o
SN
NFSN
10 1
TeNF LOG
Ta
Température ambiante
Température équivalente de bruit
2 1 3 1 4 11 ...
1 1 2 1 2 3
NF NF NFNFt NF
G G G G G G
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Paramètres importants dans la conception d’un récepteurParamètres importants dans la conception d’un récepteur
La sensibilitéLa sensibilité
Puissance minimum que l’on doit appliquer à l’entrée pour obtenir, à la sortie, un rapport signal/bruit donné.
)N/Slog(10)Blog(10NF)kTlog(10ySensibilit ooamb
Bruit de fond dans une bande de 1Hz
Facteur de bruitLargeur de bande
= -174dBmà 290oK Rapport signal sur
bruit à la sortie
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Paramètres importants dans la conception d’un récepteurParamètres importants dans la conception d’un récepteur
Point d’interception du troisième ordrePoint d’interception du troisième ordre
1
RIP P dBm
N
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Paramètres importants dans la conception d’un récepteurParamètres importants dans la conception d’un récepteur
Point d’interception du troisième ordrePoint d’interception du troisième ordre
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G1
IP31
G2IP32
G3IP33
Gn
IP3n
G1
IP31
G2IP32
G3IP33
Gn
IP3n
II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Paramètres importants dans la conception d’un récepteurParamètres importants dans la conception d’un récepteur
Point d’interception du troisième ordrePoint d’interception du troisième ordre
n
ntot
IP
GGG
IP
GG
IP
G
IP
IP
3333
11
3121
3
21
2
1
1
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Paramètres importants dans la conception d’un récepteurParamètres importants dans la conception d’un récepteur
Plage dynamiquePlage dynamique
Différence entre le niveau à l’entrée produisant une compression de gain de 1dB et le niveau minimum à l’entrée détectable à la sortie.
111 / 10S dBm MHz LOG B NF
1Pi Po G
PD Pi S
en MHz
= Sensibility + 3dB, avec So/No=1
Puissance de sortie pour une compression de gain de 1 dB
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II. II. Les RécepteursLes Récepteurs
Paramètres importants dans la conception d’un récepteurParamètres importants dans la conception d’un récepteur
Plage dynamiquePlage dynamique
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PlanPlan
I.I. IntroductionIntroduction
II.II. Les Récepteurs Les Récepteurs
III.III. Les ÉmetteursLes Émetteurs
IV.IV. Les Générateurs de fréquences Les Générateurs de fréquences
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Les émetteurs comprennent principalement la chaîne d’amplification de puissance; deux types d’amplificateurs de puissance sont couramment utilisés à bord des satellites :
- Les amplificateurs à tube à ondes progressives (ATOP, en anglais : Traveling Wave Tube, TWT)
- Les amplificateurs de puissance à l’état solide (SSPA) (appelés ainsi par opposition au composants utilisants des tubes à vide)
IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
IntroductionIntroduction
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IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
AmplificateurAmplificateurss de puissance à l’état solide de puissance à l’état solide
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AmplificateurAmplificateurss de puissance à l’état solide de puissance à l’état solide
IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
Les différentes sections
Atténuateurs variables
Amplificateurs d’entrée, intermédiaire et d’attaque
Section de sortie
Un diviseur de puissance à 90o
Des modules d’amplification de puissance Un combinateur de puissance à 90o
Un détecteur de puissance (si nécessaire) Un filtre de sortie (si nécessaire) Un isolateur de sortie
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IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
AmplificateurAmplificateurss de puissance à l’état solide de puissance à l’état solide
Amplificateur de sortie
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IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
Amplificateur de sortie
AmplificateurAmplificateurss de puissance à l’état solide de puissance à l’état solide
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AmplificateurAmplificateurss de puissance à l’état solide de puissance à l’état solide
IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
Considérations mécaniques
- Résistance aux conditions de lancement des satellites
- Maintien de l’intégrité mécanique durant la mission entière
- Dissipation adéquate de la puissance provenant des éléments à haute puissance afin de maintenir la température des jonctions des transistors au-dessous des limites permises (110oC)
- Satisfaction des exigences électriques telles la prévention de radiation,l’interférence électromagnétique, l’isolation des modules, le contact adéquat entre les modules et le châssis de l’équipement, etc…
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IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
AmplificateurAmplificateurss de puissance à l’état solide de puissance à l’état solide
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IIIIII. . Les ÉmetteursLes Émetteurs
Amplificateur Amplificateur d’attaqued’attaque
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PlanPlan
I.I. IntroductionIntroduction
II.II. Les Récepteurs Les Récepteurs
III.III. Les ÉmetteursLes Émetteurs
IV.IV. Les Générateurs de fréquences Les Générateurs de fréquences
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IV. IV. Les Générateurs de FréquenceLes Générateurs de Fréquence
- Oscillateurs locaux
- Générateurs de porteuses pour modulateurs
Paramètres de performance :Paramètres de performance :
- La fréquence du signal
- Le niveau de sortie
- La stabilité du niveau de sortie en fonction de la température, la polarisation DC et le vieillissement
- La stabilité de la fréquence à long terme et à court terme
- Le niveau des signaux parasites à la sortie dû soit à des oscillations soit à un filtrage inadéquat
Applications : Applications :
Deux méthodes : Deux méthodes : - Utilisation d’un cristal suivi de multiplicateurs de fréquence
- Boucle à verrouillage de phase
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Oscillateur localOscillateur local
IV. IV. Les Générateurs de FréquenceLes Générateurs de Fréquence
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Signal modulateurSignal modulateur
IV. IV. Les Générateurs de FréquenceLes Générateurs de Fréquence
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Générateur de fréquence utilisant un cristalGénérateur de fréquence utilisant un cristal
IV. IV. Les Générateurs de FréquenceLes Générateurs de Fréquence
Janvier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 Janvier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3232
Générateur de fréquence utilisant un cristalGénérateur de fréquence utilisant un cristal
IV. IV. Les Générateurs de FréquenceLes Générateurs de Fréquence
Janvier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 Janvier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3333
Générateur de fréquence utilisant un cristalGénérateur de fréquence utilisant un cristal
IV. IV. Les Générateurs de FréquenceLes Générateurs de Fréquence
Janvier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 Janvier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3434
Générateur de fréquence utilisant une boucle à verrouillage de phaseGénérateur de fréquence utilisant une boucle à verrouillage de phase
IV. IV. Les Générateurs de FréquenceLes Générateurs de Fréquence