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rapport projet LP

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  • RAPPORT DE PROJET :

    SYSTME DE RCEPTION 1270MHZ

    Fabienne Chataigner

    Thierry Lavedan

    Yannick Avelino

    annes 2004 - 2005

    Matres de projet :

    M. Philippe Bouysse

    M. Michel Prigent

    M. Jean-Nol Boutin

    Site de Brive La Gaillarde

    Dpartement Gnie lectrique et Informatique Industrielle de lInstitut

    Universitaire de Technologie du Limousin

    UNIVERSIT DE LIMOGES

    L i c e n c e p r o f e s s i o n n e l l e d l e c t r o n i q u e e t

    d o p t i q u e d e s t l c o m m u n i c a t i o n sO p t i o n : T r a i t e m e n t d u s i g n a l a p p l i q u

    a u x t l c o m m u n i c a t i o n s s a n s f i l

    L i c e n c e p r o f e s s i o n n e l l e d l e c t r o n i q u e e t

    d o p t i q u e d e s t l c o m m u n i c a t i o n sO p t i o n : T r a i t e m e n t d u s i g n a l a p p l i q u

    a u x t l c o m m u n i c a t i o n s s a n s f i l

    7 r u e J u l e s V a l l s - 1 9 1 0 0 B r i v e L a G a i l l a r d e

  • Re

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    1

    Remerciements

    Nous tenons remercier ces quelques personnes,

    qui, grce leur contribution, nous ont permis

    d'achever ce projet dans les temps :

    M. Philippe BOUYSSE : Enseignant, Chercheur

    M. Michel PRIGENT : Chef de Dpartement, Enseignant, Chercheur

    M. Jean-Nol BOUTIN : Enseignant

    M. Carlos VALENTE : Responsable Technique

    Mme Danielle COSTA : Adjoint Technique

  • So

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    2

    Introduction.........................................................................................page 3

    1.1.1 - Dfinition des besoins

    1.1.2 - Diffrentes solutions

    3.3.1 - Introduction

    3.3.2 - Premiers essais

    3.3.3 - Logiciel de simulation ADS

    3.3.4 - Fabrication et essais

    1 - Vue gnrale du projet

    2 - Etude de loption choisie

    3.Fractionnement du projet

    ............................................................page 4

    .........................................................page 6

    .................................................................page 10

    3.1.1 - Antenne

    3.1.1.1 - Adaptation des diples

    3.1.1.2 - Simulation du rseau complet

    3.1.2 - Dphaseur

    3.1.2.1- Coupleur hybride+varicap

    3.1.2.2 - Lignes commutes

    3.2.1 - Le dtecteur logarithmique

    3.2.1.1 - Intrt

    3.2.1.2 - Le choix de lAD 8313

    3.2.1.3 - Ralisation

    3.2.2 - Convertisseur analogique-numrique

    3.2.2.1 - Le Choix de lAD 7819

    3.2.2.2 - Ralisation

    3.2.3 - Microcontrleur

    3.2.3.1 - Fonctionnement

    1.1 - Rflexion sur les diffrentes options concernant la forme du projet

    2.1 - Synoptique gnral

    2.2 - Lart de la re-composition

    2.3 - Synoptique gnral

    2.4 - Etude

    3.1 - Antenne, dphasage

    3.2 - Mesure de niveau et logique

    3.3 - Pramplificateur

    Conclusion.........................................................................................page 28

    Annexes.............................................................................................page 29

  • INTRODUCTION

    Intr

    od

    uc

    tio

    n

    3

    Notre projet porte sur la ralisation de la partie antenne dune chane de rception

    sur 1270MHz.Le problme pos est celui de la rception de signaux mis par une

    personne se dplaant avec une camra et un metteur de tlvision damateur conu

    lan dernier .

    Assurer une telle rception nest pas facile, surtout dans nos btiments

    modernes o lon rencontre des problmes de rflexions multiples et de rotations de

    phases imprvisibles. Tous ces paramtres sallient bien souvent pour rendre toute

    transmission impossible et donner en rsultat une image catastrophique.

    Notre objectif a donc t le dveloppement dun systme directif pouvant tre

    asservi sur la position de lemetteur.

    Nous avons essay de fournir une solution plus originale ce problme que la

    simple antenne directive sur un rotor

    La solution dveloppe est inspire des antennes lectroniques balayage

    utilises principalement dans des applications radar.

  • 4Vu

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    ra

    le

    Vue gnrale

    1.1 - Rflexion sur les diffrentes options concernant la forme du projet

    1.1.1 - Dfinition des besoins

    1.1.2 - Diffrentes solutions

  • 5Vu

    e g

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    ra

    le

    1.1.1-Dfinition des besoins :

    Le problme pos est celui de la conception dun systme de rception permettant de

    saffranchir des rflexions du signal dans lenvironnement de propagation.

    En effet, lutilisation dantenne omnidirectionnelle pose principalement deux

    difficults :

    -faible gain, imposant une augmentation de la puissance de lmetteur.

    - sensibilit gale au signal utile et ses rflexions

    Ceci peut poser des problmes, par exemple si ces deux signaux arrivent avec des

    conditions de phase diffrentes (pire : en opposition de phase)

    1.1.2-Diffrentes solutions :

    Lantenne directive monte sur rotor

    Une antenne (type Yagi) est monte sur un axe rotatif dont le mouvement est assur

    par un moteur, lui mme est asservi par un systme de mesure.

    + possibilit dune antenne ayant la foi un grand gain et une trs bonne

    directivit

    - forte sollicitation mcanique de la liaison entre lantenne et le reste du

    systme (par exemple cble coaxial)

    - temps de rotation de lantenne assez lev (inertie mcanique...)

    Lantenne balayage lectronique

    Lantenne balayage lectronique ne comporte pas dlment mobile. Elle est

    constitu de plusieurs antennes ayant un lobe large. On fait varier le dphasage entre ces

    antennes pour orienter le lobe de rayonnement de lantenne rsultante.

    + grande vitesse pour passer dune position lautre

    + fiabilit : pas dlment mobile

    - circuits dphasage variable difficiles raliser

    - besoin de beaucoup dlments pour avoir un grand gain

    1.1 - Rflexion sur les diffrentes options

    concernant la forme du projet

    Rcepteur

    Immeuble

    Rflexion

    Rception directe

  • 2 - Etude de loption choisie

    Etu

    de

    de

    lo

    pti

    on

    ch

    ois

    ie

    6

    2.1 - Synoptique gnral

    2.2 - Lart de la re-composition

    2.3 - Synoptique gnral

    2.4 - Etude

  • 2.1- :Synoptique gnral

    A la base, LAEB nest rien dautre quune transposition un peu plus haut en

    frquence des phased networks of antennas utiliss sur les bandes dcamtriques par

    certains radioamateurs. Le principe est assez simple : coupler au travers de dphaseurs

    variables des antennes ayant un lobe de rayonnement large. On recombine ensuite les

    ondes reues de manire avoir une antenne virtuelle rsultante au lobe de rayonnement

    contrlable. Ce contrle se fait donc au travers des dphaseurs.

    2.2 - Lart de la re-composition

    A ce stade, un grand dessin vaut mieux quun discourt trop court (fig 1):

    Ce dessin permet de comprendre

    intuitivement le fonctionnement dun rseau

    dantennes sans dphasage.

    En partant de deux diple ayant un

    diagramme de rayonnement omnidirectionnel

    (fig2), lon obtient un diagramme comportant 2

    lobes symtriques (zone bleu de fig1 dans

    laquelle est lutilisateur 1, ou configuration A de la

    fig3).

    Pour un rseau de deux diples, si lon fait

    varier la distance les sparant, ET le dphasage

    entre les deux, on a (fig3):

    Etu

    de

    de

    lo

    pti

    on

    ch

    ois

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    2 - Etude de loption choisie

    1

    2

    Signaux de lutilisateur 1 :

    Signaux de lutilisateur 2 :

    fig1

    fig2

    Rseau de deux diples

    espacs de /2 sans

    dphasage.

    fig3Dphasage

    Dis

    tan

    ce

    en

    tre

    le

    s d

    ip

    les

    A

    B

    7

  • 82. - :

    Pour pouvoir obtenir un lobe de rayonnement plus directif, nous nous sommes

    orient vers une solution 4 diples :

    2.4 - Etude :

    Sur la page suivante, lon trouve une simulation avec le logiciel Eznec dun tel rseau

    de 4 diples.

    Le principe est donc finalement assez simple, puisque lon combine les signaux

    venant de chaque diple en les ayant pralablement retard individuellement de manire

    diffrente. Le but est de remettre en phase un signal venant de la direction choisie

    3 Synoptique gnral

    Mesure de

    niveau

    Prampli

    CCAN

    Chane de

    rception

    Signal DC

    Signal UHF (1270MHz)

    Signal numrique

    Dphaseur

    variable

    Coupleur

    Dphaseur

    variable

    Dphaseur

    variable

    Dphaseur

    variable

    Sol

    Diples quart donde

    /4

    /4

    /4

    Etu

    de

    de

    lo

    pti

    on

    ch

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    ie

  • Etu

    de

    de

    lo

    pti

    on

    ch

    ois

    ie

    9

    (rappelons que les diples sont espac d1/4 donde). Par consquent, pour un dphasage

    donn (retard correspondant cet espacement physique des brins), lon obtient une rgion

    de lespace (diagramme de rayonnement de lantenne) pour laquelle les 4 signaux venant

    de chaque diples sont en phase. Le couplage de ces signaux donne donc un gain

    maximum de +6dB pour cette rgion (4 fois lamplitude) par rapport au gain dun seul diple.

    Sorti de cette rgion, lamplitude du signal diminue pour aller jusqu lannulation totale

    (opposition de phase).

  • 10

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    3 - Fractionnement du projet

    3.1 - Antenne, dphasage

    3.2 - Mesure de niveau et logique

    3.3 - Pramplificateur

    3.1.1 - Antenne

    3.1.1.1 - Adaptation des diples

    3.1.1.2 - Simulation du rseau complet

    3.1.2 - Dphaseur

    3.1.2.1- Coupleur hybride+varicap

    3.1.2.2 - Lignes commutes

    3.2.1 - Le dtecteur logarithmique

    3.2.1.1 - Intrt

    3.2.1.2 - Le choix de lAD 8313

    3.2.1.3 - Ralisation

    3.2.2 - Convertisseur analogique-numrique

    3.2.2.1 - Le Choix de lAD 7819

    3.2.2.2 - Ralisation

    3.2.3 - Microcontrleur

    3.2.3.1 - Fonctionnement

    3.3.1 - Introduction

    3.3.2 - Premiers essais

    3.3.3 - Logiciel de simulation ADS

    3.3.4 - Fabrication et essais

  • 11

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    3.1 - ANTENNE ET DEPHASAGE

    3.1-Antenne, dphasage

    Le projet tant constitu de 4

    diples identiques, il nous faut nous

    intresser la ralisation de lun

    dentre eux.

    3.1.1-Antenne

    Pour ne pas avoir de problme

    de symtriseur, nous avons dcid de

    raliser des diples sur un plan de

    masse. Individuellement, grce aux

    proprits de ce plan de masse,

    chacun de ces diple se comporte

    comme un doublet de Hertz. La figure

    ci-contre montre son diagramme de

    rayonnement (simul avec Eznec).

    Le point important ici est bien sr que le doublet est parfaitement omnidirectionnel

    dans le plan horizontal.

    Cependant, il faut aussi remarquer que, la frquence sur laquelle il est taill, le

    doublet prsente une impdance de 75. Une adaptation doit donc tre effectue pour

    chaque diple.

    3.1.1.1 - Adaptation des diples

    Ladaptation se fait grce une ligne quart donde de transformation dimpdance :

    (Ref : The ARRL UHF/Microwave experimenters manual, chap. 6 : Design techniques)

  • 12

    Chaque diple est donc immdiatement suivi dune telle adaptation. Une option

    aurait t de concevoir des dphaseur ayant une impdance caractristique de 75, mais

    ceci naurait pas t pratique dans la phase de dveloppement.

    En effet, en adaptant directement les diples, nous avons la possibilit dutiliser de la

    connectique 50 immdiatement, et donc nous pouvons travailler sur les modules de

    manire indpendantes, et les interconnecter ensuite. Cependant, il est vident que lidal,

    dans une seconde phase du projet, serait daboutir une conception monocarte supprimant

    toute connectique (et donc limitant les pertes).

    A ce moment, une fois les techniques matrises, les adaptations pourront tre

    supprimes, et les circuits de dphasage et de couplage pourront se faire en 75. Seule une

    adaptation en sortie du coupleur sera alors ncessaire.

    3.1.1.2 - Simulation du rseau complet

    (Voir page 8)

    On peut conclure de ces simulations le tableau de dphasage suivant :

    3.1.2-Dphaseur

    Nous avons explor deux voies pour la ralisation des dphaseurs variables.

    3.1.2.1- Coupleur hybride+varicap

    La premire, qui semble la plus lgante pour rsoudre le problme pos est

    lutilisation dun coupleur avec des varicaps.

    En effet, cette solution constitue en un circuit qui nous permet un dphasage continu.

    Zc

    Diple

    Z1=75

    Dphaseur

    Z2=50

    /4 @ 1270 Mhz

    => Zc=61,24

    Diple 1 Diple 2 Diple 3 Diple 4

    0 0 0 -90 -90

    45 0 -90 -90 -180

    90 0 -90 0 -90

    135 -90 -180 0 -90

    180 -90 -90 0 0

    225 -180 -90 -90 0

    270 -90 0 -90 0

    315 -90 0 -180 -90

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    Principe du dphaseur coupleur :

    Les charges prsentant une dsadaptation, on observe un phnomne de rflexion

    de londe incidente :

    et se sparent donc pour donner :

    En faisant varier la valeur de la charge (diode Varicap par exemple), on change la

    phase de londe rflchie, et lon obtient alors un dphaseur variable.

    Construction du dphaseur :

    Pour construire un tel dphaseur, nous avons commenc par construire un coupleur

    de type BranchLine dont voici la structure physique (Z0 tant limpdance de la ligne sur le

    substrat utilis) :

    Cependant, aprs

    avoir ralis le coupleur,

    les pertes dinsertion

    trop leves nous ont

    pouss vers ltude

    dune autre solution.

    1

    2

    3

    4

    a

    a

    a

    b

    b

    b

    b

    1 3

    4

    1

    2

    3

    4

    x

    x

    1/ 2

    1/ 2

    -j/ 2

    -j/ 2

    0

    -90

    et

    et

  • 14

    3.1.2.2 - Lignes commutes

    Avec cette solution, ce sont des dphasages discrets que lon a. Le principe est

    beaucoup plus simple.

    Principe :

    Un module de dphasage est constitu de 3 ligne Microstrip. La premire dphase le

    signal de n degrs, la seconde de n+90, et la 3e de n+180. Il suffit alors de commuter ces

    lignes pour pouvoir avoir une variation de phase.

    Commutation des lignes :

    Nous avons dcid de commuter nos lignes laide de diodes PIN.

    Extrait de The pin diode circuit designers handbook de Microsemi :

    Vb1

    Vb3

    Vb2 Vb1

    Vb3

    Vb2N degrs

    N+180 degrs

    N+90 degrs

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  • 15

    Pour des raisons de rapport performance/prix (0,3 pice), nous avons choisi dutiliser des

    BAR63-02W. En effet, dans notre cas, le prix de ces diodes est rellement important tant

    donn leur nombre dans le projet (3 lignes * 2diodes * 4dphaseurs = 24 diodes).

    Nous avons choisi de polariser la diode sous une trentaine de mA. Ainsi, la rsistance srie

    est assez faible (de lordre d1Ohm), et la rsistance placer pour la polarisation est

    suffisamment leve pour ne pas intervenir sur ladaptation.

    Ralisation :

    Nous avons ralis les dphaseurs sur de lpoxy standard (FR4) de 0,8m. Sur ce substrat,

    les lignes 50 mesurent 1,44mm de large, et une rotation de phase complte est effectu

    pour une longueur de ligne de

    127,82mm. En ralit, ceci est assez

    thorique dans la mesure o nous ne

    connaissons pas avec prcision les

    caractristiques de la plaque dpoxy

    utilise. Cest probablement l la source

    des 2 degrs derreur mesurs.

    Cependant, cette erreur nest pas trs

    significative quand au fonctionnement.

    Mesures :

    Impdance : 47

    Pertes dinsertion : 1,2dB

    Relations de phase :

    Ligne 1 : 26 => 0

    Ligne 2 : 117 => 91

    Ligne 3 : 208 => 182

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  • 16

    3.2 - MESURE DE PUISSANCE ET LOGIQUE

    3.2.1 - Le dtecteur logarithmique

    3.2.1.1 - Intrt

    L'intrt dans ce montage est qu'il permet la mesure de la puissance reue par les

    antennes sur une plage de tension comprise entre 0 et 2 V.

    3.2.1.2 - Le choix de AD 8313

    Nous avons choisi ce dtecteur logarithmique en fonction du prix mais aussi de sa

    tension d'alimentation (2.7 et 5.5V), de sa bande passante (0.1Ghz et 2.5Ghz), et de sa

    grande dynamique (>70dB). De plus, l'impdance d'entr leve du dtecteur

    logarithmique permet de l'adapter facilement sur 50 ohms.

    Avec cette abaque, la frquence de 1.9Ghz, on peut voir la plage de tension de

    sortie du dtecteur qui est de 0.45 a 1.75V en pratique. L'entre peut donc varier entre

    -73dBm et -6dBm.

    3.2.1.3 - Ralisation

    Voici le schma que nous avons ralis :

    RPROT = 500

    500 500 v

    Fra

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  • 17

    Sous proteus :

    Avec isis nous avons dssin le schma du dtecteur logarithmique

    Avec ares nous avons effectu le typon double face du dtecteur logarithmique.

    Le typon est conu pour des composants CMS. Nous avons cr le package de

    lAD8313. En effet, il est en botier Msop, qui ne figure pas dans les bibliothques.

    3.2.2 - Convertisseur analogique-numrique

    Le CAN AD7819 permet d'obtenir une image binaire sur 8 bits de la puissance

    mesure. Ce cAN 8 bits peut effectuer une conversion toutes les 4,5s. Il se connecte via

    linterface parallle dun microcontrleur.

    3.2.2.1 - Le Choix de lAD 7819

    Ci dessous, on peut voir la fonction de transfert du CAN 8 bits. La rsolution est 1 LSB

    =Vref/256 .

    Fra

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  • 18

    3.2.2.2 - Ralisation

    Schma lectrique. (avec une alimentation de 5V faite avec un rgulateur 7805.)

    Typon du CAN :

    Le CAN se connecte en parallle avec un microcontrleur. La figure montre

    l'interface entre lAD7819 et un 8051.

    Fra

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  • 19

    Le schma montre le diagramme de synchronisation lors dune liaison parallle.

    L'interface parallle de AD7819 est remise zro si BUSY un niveau logique 1.

    Lorsque CS et RD sont l'tat bas, on lit les donnes sur 8 bits.

    3.2.3 - Microcontrleur

    3.2.3.1 - Fonctionnement

    L'objectif est de suivre la source mettrice, dans notre cas, c'est une personne qui se

    promne avec un camscope dot d'un metteur sur un rayon de 0 100 m.

    Ce programme (voir annexe) permet d'obtenir la meilleure rception possible. Il

    envoie aux dphaseurs un code binaire permettant de polariser les diodes pour obtenir les

    dphasages voulus. On oriente ainsi le lobe de rayonnement de l'antenne. La mesure de

    l'nergie reue pour chaque position permet de choisir la bonne position du lobe de

    rayonnement, et donc les bons dphasages.

    Sur la page suivante, on peut dcouvrir lalgorithme du programme principal. Il permet de

    choisir la ligne du tableau de dphasage donnant le meilleur rsultat.

    Tableau reprsentant les valeurs binaires en fonction du dphasage voulu :

    Diple 1 Diple 2 Diple 3 Diple 4

    0 0 0 -90 -90

    45 0 -90 -90 -180

    90 0 -90 0 -90

    135 -90 -180 0 -90

    180 -90 -90 0 0

    225 -180 -90 -90 0

    270 -90 0 -90 0

    315 -90 0 -180 -90

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  • 20

    Dpart

    Algorithme :

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    jet

    Non

    Oui

    Oui Non

    A=A+1

    B

  • 3.3.1 - Introduction

    Le but est de raliser la meilleure adaptation possible sur 50 en entre et en sortie.

    C'est une adaptation d'impdance pour obtenir un gain aussi grand que posible. D'autre

    part, le pramplificateur tant utilis en rception, il est important qu'il fonctionne en rgime

    linaire.

    Pour avoir le maximum de gain en puissance, il faut assurer le mieux possible le

    transfert de puissance en entre et en sortie. C'est dire qu'il faut adapter en insrant des

    quadriples, d'une part entre le gnrateur et le transistor, et d'autre part entre le transistor

    et la charge 50.

    On utilise les paramtres S pour reprsenter le fonctionnement du transistor, une

    frquence de 1,3 GHz, pour un point de polarisation donn, i=8,9mA. On peut utiliser les

    paramtres S car on est dans le cas d'un fonctionnement petit signal linaire de

    l'amplificateur.

    Paramtres S de l'amplificateur bfp620 :

    Dans les conditions suivantes Vce=2.0 V, Ic=9.0 mA, on a:

    C'est ces paramtres S que l'on a utilis pour la simulation du pr-amplificateur dans

    le logiciel ADS, la frquence de 1,3 GHz.

    3.3.2 - Premiers essais

    Pour concevoir l'amplificateur faible

    bruit, on s'est aid d'une application dj

    ralis qui utilise le transistor BFP620.

    Cette tude a t faite une frquence de

    1,9 GHz (cf. doc. Annexe).

    Nous avons tout d'abord utilis le

    logiciel RFSim99. Ce logiciel permet

    21

    3.3 - PREAMPLIFICATEUR

    Rseau

    dadaptation

    en entre

    Transistor bfp620

    Rseau

    dadaptation

    en sortie

    SijZg=50W

    Zl=50WEg

    Fra

    cti

    on

    ne

    me

    nt

    du

    pro

    jet

  • 22

    dtudier des circuits d'adaptation. Cependant lorsque nous avons voulu simuler le

    fonctionnement sous forme de lignes, les rsultats taient incohrents. Simultanment

    nous avons dcouvert le logiciel ADS 2004 qui nous a permis daller plus loin dans notre

    tude.

    On peut remarquer sur le schma de la page prcdente la technique dadaptation

    particulire utilise par Infineon : il ny a pas dlment dadaptation en entre du montage.

    On modifie limpdance de sortie pour que limpdance dentre ne soit pas trop mauvaise.

    Ainsi, on espre amliorer le facteur de bruit de lensemble.

    3.3.3 - Logiciel de simulation ADS

    Ensuite, on a ralis des tests sur le logiciel de simulation ADS. Il nous a permis

    d'amliorer les rsultats grce plusieurs optimisations sur les diffrents composants.

    En partant de ce schma, si lon transforme en ligne et si lon ajoute la polarisation, on a :

    Nous avons choisi dutiliser des lignes /4 pour amener la polarisation sur le transistor.

    Grce l'outil LineCalc du logiciel ADS, on trouve une ligne /4 50 de dimensions :

    L = 34,927 mm

    W= 1,67 mm

    MLIN

    TL1

    L=2.3 mm

    W=1 mm

    Subst="MSub1"

    MLIN

    TL2

    L=2.3 mm

    W=1 mm

    Subst="MSub1"

    MSUB

    MSub1

    Rough=0.1 um

    TanD=1.8e-3

    T=35 um

    Hu=1.0e+036 um

    Cond=1.0E+50

    Mur=1

    Er=3.5

    H=0.76 mm

    MSub

    S_Param

    SP1

    Freq=

    S-PARAMETERS

    C

    C4

    C=1.5 pF

    V_DC

    SRC1

    Vdc=3.0 V

    Term

    Term2

    Z=50 Ohm

    Num=2

    MLIN

    TL4

    L=5.18524 mm

    W=1.67 mm

    Subst="MSub1"

    L

    L1

    R=

    L=8.2 nH

    Term

    Term1

    Z=50 Ohm

    Num=1

    C

    C1

    C=100 pF

    C

    C2

    C=100 pF

    STEE

    Tee1

    W3=1.5 mm

    W2=1.67 mm

    W1=1.5 mm

    Subst="MSub1"

    MLIN

    TL5

    L=34.93 mm

    W=1.67 mm

    Subst="MSub1"

    R

    R1

    R=33 kOhm

    MLIN

    TL6

    L=3 mm

    W=1.50032 mm

    Subst="MSub1" S2P

    SNP1

    21

    Ref

    MLIN

    TL7

    L=34.93 mm

    W=1.67 mm

    Subst="MSub1"

    R

    R3

    R=101 Ohm

    R

    R2

    R=10 Ohm

    C

    C3

    C=100 pF

    Fra

    cti

    on

    ne

    me

    nt

    du

    pro

    jet

    C

    C1

    C=1.5 pF

    C

    C2

    C=Cp fF

    L

    G3

    R=

    L=8.2 nH

    Term

    Term1

    Z=50 Ohm

    Num=1 S2P

    SNP1

    21

    Ref

    L

    L2

    R=

    L=Le pH

    Term

    Term2

    Z=50 Ohm

    Num=2

  • 23

    Fra

    cti

    on

    ne

    me

    nt

    du

    pro

    jet

    La capacit qui vaut 540fF est quivalente une ligne TL4 de dimensions :

    L = 4,26 mm

    W= 1,67 mm

    On a C = tan(L) / (Zc.)

    Or = 2 / -3

    = 2 / 123,35.10

    = 50,94

    L = 1/ .arctan(C.Zc.)-15 9

    L = 1/50,94.arctan (540.10 . 50 . 2.. 1,3.10 )

    L = 4,26 mm

    On est sur 50 donc W = 1,67 mm.

    Rsultats de la simulation sous ADS :

  • 24

    L'adaptation sur 50 n'est pas satisfaisante, il est difficile d'avoir une bonne

    adaptation en entre et en sortie en mme temps. C'est pourquoi on est tout de mme pass

    la ralisation sans avoir une adaptation parfaite, pour pouvoir tester le transistor.

    3.3.4 - Fabrication et essais :

    Le prampli est ralis sur un substrat RF35 (fiche caractristique en annexe).F

    rac

    tio

    nn

    em

    en

    t d

    u p

    roje

    t

    BFP620C1

    C2C3

    R1R2

    R3

    C4L1

    V=5 Volts

    100 pF

    100 pF

    100 pF

    33 kW

    4,6 pF

    8,2 nH

    10 W

    101 W

    Typon :Implantation :

  • Mesures lanalyseur de rseaux :

    Fra

    cti

    on

    ne

    me

    nt

    du

    pro

    jet

    25

  • Au dbut de nos tests, nous avions utilis une capacit C4 dune valeur d1,5pF. Mais

    nous navions pas dinformations quand son comportement 1,3GHz. Les rsultats

    ntant pas satisfaisants, nous avons dcid daugmenter sa valeur. Des essais comparatifs

    nous ont orient vers la valeur de 4,6pF.

    Le gain du pr-amplificateur est satisfaisant, il est de 19,5dB une frquence de

    1,27Ghz. Ceci correspond exactement nos simulations. Cependant, pour obtenir ce

    rsultat, nous avons d effectuer une modification. Un des lments assurant ladaptation

    dimpdance en sortie est linductance de 8,2nH CMS. Comme pour tous les composants

    discrets, on ne peut pas tre certain de la valeur relle 1,3GHz. Pour pouvoir diminuer la

    valeur de cette inductance, nous avons rajout un morceau de clinquant de cuivre

    reprsentant une capacit parallle la masse.

    Ladaptation mesure est encore moins bonne que celle simule, puisque lon a 8dB

    au lieu de 11dB, cependant, lcart observ nest pas trs important.

    Reste voir si cette mthode dadaptation est efficace quand au facteur de bruit.

    Malheureusement, nous ne disposons pas de lquipement ncessaire cette mesure.

    Il ne faut cependant pas oublier que le prampli est ici TRES large bande, et quil faut

    le faire prcder dun filtre destin diminuer la bande de bruit avant toute mesure.

    26

    Fra

    cti

    on

    ne

    me

    nt

    du

    pro

    jet

  • 27

    5

    4,

    V

    14

    V,

    4

    2,8

    3 V

    4 V

    0,1

    Courant i=7,8 mA

    Relevs tensions et courant

    Fra

    cti

    on

    ne

    me

    nt

    du

    pro

    jet

  • Co

    nc

    lus

    ion

    28

    Ce projet nous a permis de valider nos acquis thoriques. Les diffrentes tapes pour

    la conception dun systme ont t abordes. Ces tapes permettent de dcouvrir comment

    on ralise un projet complet, de la recherche documentaire jusqu la ralisation finale. Le

    fait de passer par toutes ces tapes permet dexprimenter plusieurs outils.

    Nous avons pu nous familiariser avec certains logiciels que lon ne connaissait pas

    avant comme RFSim99, ADS ou encore Proteus pour raliser les typons.

    Le champ des comptences mis en jeu pour la ralisation de ce projet est assez

    vaste. Il regroupe en effet les domaines aussi diffrents que le numrique et les

    hyperfrquences.

    Les pistes suivre pour les tudiants continuant ce projet sont : la ralisation dun

    filtre de bande 1,2GHz-1,3GHz, la mise au point de la partie numrique (et pourquoi pas sa

    simplification), rduire le nombre de cartes (mettre tous les dphaseurs sur le mme circuit

    par exemple). Il reste dvelopper le coupleur 4 vers 1.

    Conclusion

  • An

    ne

    xe

    s

    29

    Annexes

    Seules les premires pages des

    documentations de composants sont en

    annexe. Les documentations compltes

    sont disponibles sur le CD.

  • An

    ne

    xe

    s

    31

    Platine antenne.

    Dtail de 3 des 6 diodes constituant un dphaseur.

    Photo dun dphaseur.

  • // programme en langage C

    #include

    #include

    #include

    sbit busy = P1^3; //dclaration des bits utiliss

    sbit cs = P1^1;

    sbit rd = P1^2;

    sbit convst = P1^0;

    unsigned char result;

    unsigned char port2;

    unsigned char port1;

    void tempo(unsigned char temps) //ss programme de

    temporisation

    {

    unsigned char compteur=0;

    TMOD |=0x22; TMOD &=0xfe;

    TH0=0x37; // rechargement pour 1ms

    TR0=1;

    while (compteur != temps) {

    if ( TF0 ) { TF0 =0;

    compteur ++; } }

    TR0=0;

    TMOD &=0xFd; // remet le timer en mode 0

    }

    // ss programme de conversion du CAN AD8719

    void lanceconv()

    { cs=1;

    rd=1;

    convst=1;

    tempo(3);

    convst=0;

    tempo(1);

    busy=1;

    tempo(2);

    convst=1;

    tempo(5);

    busy=0;

    cs=0;

    rd=0;

    tempo(5);

    cs=1;

    rd=1;

    tempo(20);

    }

    // envoie des rglages des degrs des antennes

    //et reception de la conversion

    void envoi(int i)

    {

    P2=port1;

    P4=port2;

    if (i==1)

    {

    port1 == 0b00001001;

    port2 == 0b00010010;

    }

    if (i==2)

    {

    port1 == 0b00001010;

    port2 == 0b00010100;

    }

    if (i==3)

    {

    port1 == 0b00001010;

    port2 == 0b00010100;

    }

    if (i==4)

    {

    port1 == 0b00010100;

    port2 == 0b00001010;

    }

    if (i==5)

    {

    port1 == 0b00010010;

    port2 == 0b00001001;

    }

    if (i==6)

    {

    port1 == 0b00100010;

    port2 == 0b00010001;

    }

    if (i==7)

    {

    port1 == 0b00010001;

    port2 == 0b00010001;

    }

    if (i==8)

    {

    port1 == 0b00010001;

    port2 == 0b00100010;

    }

    }

    // la meilleur position de l'antenne

    void position()

    {

    int b, a,i , tab;

    i=0;

    P3=0;

    a=0;

    b=0;

    tab=0;

    while(btab)

    { tab=result;

    i=i+1+a;

    a=0;

    }

    else

    { a=a+1;

    }

    tempo(4000);

    }

    envoi(i);

    printf("le bon dphasage est %d",i);

    tempo(2000);

    }

    void main(void)

    {

    while(1)

    {

    position();

    }

    }

    An

    ne

    xe

    s

    32

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