TRAITEMENT DU SIGNAL. Utilisation d'un analyseur de spectre

Transcription

1 TRAITEMENT DU SIGNAL Utilisation d'un analyseur de spectre Table des matières: 1) Introduction 2) Observation de signaux de formes différentes 3) Etude d'un générateur de bruit et de quelques filtres a-générateur de bruit b-filtre "passe-haut" (High Pass) c-filtre "passe-bas" (Low Pass) d-filtre "passe-bande" (Band Pass) e-filtre "réjecteur de bande" 4) Réalisation et observation d'un train d'impulsions radio-fréquence 5) Elément non linéaire 6) Etude de l'intermodulation (IMD) 7) Etude de la modulation d'amplitude (AM) 8) Etude de la modulation de fréquence (FM) 9) Etude du "Récepteur radio AM" 10) Etude du "Récepteur radio FM" 11) Réception des signaux radio de la RTBF 12) Etude du "Modulateur équilibré BLU" 13) Réception des signaux de télévision 14) Câbles coaxiaux 15) Visualisation du "Chaos" Page 1

2 1) Introduction: L'analyseur de spectre mis à votre disposition est un appareil Tektronix (modèle 2710 ou 2712). Prenez connaissance de la documentation technique fournie. Recommandations préliminaires: - Un analyseur de spectre est un appareil de mesure très sensible. Cette sensibilité va de pair avec une excellente linéarité et une grande dynamique. - Techniquement, ces contraintes imposent la mise en oeuvre d'un étage d'entrée particulièrement bien étudié mais, malheureusement fragile. Aussi, afin d'éviter une destruction de celui-ci, nous avons mis à votre disposition un atténuateur externe de 10 db. Cet atténuateur doit absolument être utilisé pour toutes vos manipulations (sauf indication contraire). Les valeurs et réglages donnés dans ce fascicule le sont à titre indicatif seulement. A vous de les modifier de manière à mettre clairement en évidence l'effet ou le phénomène recherché. Page 2

3 2) Observation de signaux de formes différentes: 1)- Générateur de fréquence: - Fréquence: 100 khz, - Atténuateur sur 30 db et amplitude du signal de sortie minimale, - Impédance de sortie 50Ω (valable pour toutes les manipulations). 2)- Analyseur de spectre: - Sensibilité verticale: 10 db /division, - Ref.Level: 20 dbm (att. interne 50 db), avec atténuateur externe de 10 db, - Réglez le centrage, la vitesse de balayage et la largeur du filtre pour optimiser la visualisation du signal. b) Observations: - Observez successivement les spectres correspondant à un signal sinusoïdal, un signal carré et un signal triangulaire. - Examinez les modifications apportées par les variations d'amplitude des signaux du générateur et de leur fréquence, ensuite par la variation du "rapport cyclique" ("duty cycle"). Remarques: Si vous utilisez l'appareil 2710, imprimez les résultats intéressants sur l'imprimante Epson LX300 (activez "Util. menu" et choisissez l'option "Screen plot"). Si vous utilisez l'appareil 2712, transférez vos données dans le PC à l'aide du programme LabView - Si nécessaire, l'oscilloscope Philips PM3211 est disponible pour observer les signaux dans le domaine temporel. - L'analyseur de spectre vous offre l'opportunité d'effectuer la moyenne arithmétique de plusieurs acquisitions d'un même spectre. Cette fonction améliore le rapport signal/bruit (voir "Spectrum Analyser User's Guide"). - Pour mettre en évidence certains effets, vous avez la possibilité d'effectuer la différence entre deux spectres (voir "Spectrum Analyser User's Guide"). Page 3

4 3) Etude d'un générateur de bruit et de quelques filtres : A-Générateur de bruit +V +V R C Ampli. Zener Rg = 50 Ω Sortie Vous disposez du générateur de bruit schématisé ci-dessus. Le signal de bruit est généré par une diode Zener et amplifié. Son impédance de sortie est de 50 Ω. 1)- Analyseur de spectre - Ref.Level: -20 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 40 MHz, 10 MHz/division, - Largeur du filtre: 300 khz, - Acquisition mode: MAX/MIN (cfr. Display Menu). 2)- Connectez la sortie du générateur de bruit (Noise Generator) à l'entrée de l'analyseur de spectre. b) Mesures et observations: - Observez la densité spectrale du bruit et établissez une courbe de la puissance fournie par le générateur dans la gamme de fréquence de 0 à 100 MHz. Page 4

5 B-Filtre "passe-haut" (High Pass) 2C = 984 pf 2C = 984 pf Entrée Sortie L = 1,33 µh 1)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -30 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Sensibilité verticale: 5 db/division, - Balayage horizontal: centré sur 5 MHz, 1 MHz /division, - Largeur du filtre: 30 khz, - Acquisition mode: Peak (cfr. Display Menu). 2)- Connectez la sortie du générateur de bruit à l'entrée du filtre et la sortie du filtre à l'analyseur de spectre. b) Mesures et observations: - Observez la réponse du filtre. Page 5

6 C-Filtre "passe-bas" (Low Pass) Ent ré e L = 2,1 2 8 µh Sort ie C/ 2 = pf C/ 2 = pf 1)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -10 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 5 MHz, 1 MHz/division, - Largeur du filtre: 30 khz, - Acquisition mode: Peak (cfr. Display Menu). 2)- Connectez la sortie du générateur de bruit à l'entrée du filtre et la sortie du filtre à l'analyseur de spectre. b) Mesures et observations: - Observez la réponse du filtre. D-Filtre "passe-bande" (Band Pass) - Couplez le filtre "Passe-bas" avec le filtre "Passe-haut" de manière à obtenir un "Passe-bande". b) Mesures et observations: - Observez la réponse du filtre. - A partir de vos observations précédentes, expliquez l'assymétrie du spectre obtenu. Page 6

7 E-Filtre "réjecteur de bande" (circuit en mode de résonance série) Entrée Sortie Rvar de 0 à 45 Ω L = 7 µh Cvar de 22 à 47 pf 1)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -50 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Sensibilité verticale: 5 db/division, - Balayage horizontal: centré sur 10 MHz, 2 MHz/division, - Largeur du filtre: 30 khz, - Acquisition mode: Peak (cfr. Display Menu). 2)- Connectez la sortie du générateur de bruit à l'entrée du filtre et la sortie du filtre à l'analyseur de spectre. 3)- Réglez R au minimum (bouton "Rvar" tourné à fond dans le sens horlogique). b) Mesures et observations: 1)- Modifiez l'accord du filtre (bouton "Cvar") afin de visualiser au centre de l'écran la variation de l'impédance au voisinage de la fréquence de résonance. - Expliquez les déplacements de fréquence observés. 2)- Evaluez la largeur en fréquence ( F), à 3 db au-dessous du signal de bruit provenant du générateur, de la courbe de réponse spectrale correspondant à la variation de l'impédance. 3)- Estimez le facteur de qualité Q du filtre réjecteur de bande à la fréquence de résonance F 0. Q = F 0 / F (avec F = F2 - F1; F1 et F2 sont les fréquences quadrantales) 4)- Modifiez la valeur de "Q" en jouant sur R, expliquer vos observations. Page 7

8 4) Réalisation et observation d'un train d'impulsions radio-fréquence: V t 1)- Injectez dans l'entrée "Gate" du générateur de train d'impulsions radio-fréquence ("Burst"), un signal carré dont les caractéristiques sont les suivantes: - Fréquence: de 4 à 20 khz (au choix), - Amplitude: atténuation 0 db et réglage sur la cinquième graduation du potentiomètre, - Duty Cycle: position du réglage sur minimum (10%). 2)- Injectez dans l'entrée "R.F. Input" du générateur de train d'impulsions, un signal sinusoïdal dont les caractéristiques sont les suivantes: - Fréquence: de 1 MHz à 2 MHz (au choix), - Amplitude: atténuation 10 db et réglage sur la quatrième graduation du potentiomètre, - Duty Cycle: OFF. 3)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -30 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur la fréquence RF, 20 khz/division.(cfr. a-2), - Largeur du filtre: 300 Hz. b) Observations et interprétations: - Déterminez expérimentalement la fréquence du signal radio-fréquence, la durée de l'impulsion et son rythme de répétition, en observant le signal de sortie dans le domaine fréquentiel, pour différentes valeurs de fréquence appliquées aux entrées "Gate" et "R.F. Input". A (db) F N F0 f Page 8

9 5) Elément non linéaire: R R Entrée Diode Sortie 1)- Réglez l'analyseur comme suit: - Balayage horizontal: centré sur 0 khz, 200 khz/division, - Largeur du filtre: 3 khz, - Ref. Level: 0 dbm. 2)- Connectez à l'entrée du circuit la sortie d'un générateur de fréquence. - Fréquence: 100 khz, - Atténuation: 20 db, - Réglage d'amplitude: minimum, - Forme d'onde: sinus. - Duty Cycle: OFF. 3)- Connectez la sortie du circuit à l'analyseur de spectre. b) Mesures et observations: - Augmentez lentement l'amplitude du signal à l'entrée du circuit non linéaire tout en observant l'apparition de raies "supplémentaires" correspondant aux fréquences harmoniques. Page 9

10 6) Étude de l'intermodulation (IMD) Mélangeur Fréq. F1 Sortie (produit) Fréq. F2 a) Remarque préliminaire: - Pour cette manipulation, il faut utiliser le module "AM/Intermodulation" du dispositif expérimental. Il s'agit d'un simple mélangeur à deux entrées. b) Réglage du dispositif expérimental: 1)- Connectez à l'entrée "In 1" du mélangeur, la sortie du premier générateur PM Fréquence: 1,7 MHz, - Forme d'onde: sinus, - Atténuateur: 20 db, - Amplitude: réglée sur la 1ère graduation. 2)- Connectez à l'entrée "In 2" du mélangeur, la sortie du second générateur PM Fréquence: 2 MHz, - Forme d'onde: sinus, - Atténuateur: 20 db, - Amplitude: réglée sur la 1ère graduation. 3)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref. Level: 0 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 4 MHz, 1 MHz/division, - Largeur du filtre: 30 khz. 4)- Connectez la sortie HF du mélangeur à l'analyseur. c) Mesures et observations: 1)- Observez la position des raies spectrales et déterminez leur fréquence. 2)- Augmentez lentement l'amplitude de sortie des générateurs (en jouant exclusivement sur les potentiomètres d'amplitude) et observez l'apparition de raies supplémentaires. Déterminer les fréquences correspondantes (se limiter aux raies les plus intenses). 3)- Etablissez une relation entre ces fréquences. 4)- Modifiez la fréquence du générateur connecté à l'entrée "In 2" et observez l'effet. Page 10

11 7) Étude de la modulation d'amplitude (AM) 1)- Connectez à l'entrée "IN 1" du modulateur AM, la sortie du premier générateur PM Fréquence: 1,3 MHz, - Forme d'onde: sinus, - Atténuateur: 10 db, - Amplitude: réglée sur la 5ième graduation. 2)- Connectez à l'entrée "IN 2" du modulateur AM, la sortie du second générateur PM Fréquence: 5 khz, - Forme d'onde: sinus, - Atténuateur: 10 db, - Amplitude: réglée sur la 2ième graduation. 3)- Réglez l'analyseur comme suit: - Acquisition mode: Peak (cfr. Display Menu), - Ref. Level: -10 dbm avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 1,3 MHz, 5 khz/division, - Largeur du filtre: 300 Hz. 4)- Connectez la sortie "HF Out" du modulateur AM à l'analyseur. b) Mesures et observations: 1)- Jouez sur la fréquence du générateur HF afin de centrer le signal sur l'écran de l'analyseur de spectre. 2)- Observez les raies spectrales et leurs positions. Ensuite, changez la forme d'onde du générateur BF successivement en mode "dent de scie" puis en mode "créneaux". Observez et discutez les modifications. 3)- Modifiez lentement la fréquence de l'oscillateur BF entre 0,5 et 10 khz (sinus) en observant le déplacement des raies latérales ("Sidebands"). Ensuite, diminuez progressivement l'amplitude de sortie de l'oscillateur BF et notez la manière dont l'amplitude des raies varie. 4)- Connectez à l'entrée "IN2" le générateur deux tons à la place du générateur BF. Réglez le bouton "Balance" au milieu de sa course. Enclenchez les deux oscillateurs (6400 et 7200 Hz). Observez les raies lorsque vous augmentez le gain. 5)- Connectez sur l'entrée "IN2" le générateur BF réglé en mode "Wobulateur": - Sweep period: 1 ou 10 s, - Start Freq: réglé sur 4 divisions, - Period: réglé à mi-course. Connectez le câble coaxial terminé par une bobine à la sortie du modulateur AM. Placez la bobine à proximité de l'antenne de la radio et allumez celle-ci (après l'avoir accordée sur la porteuse du signal AM). Quelles sont vos observations? Ensuite, remplacer le générateur BF par l'ampli audio auquel vous raccordez le microphone. Page 11

12 Parlez ou sifflez dans le microphone. Quelles sont vos observations? Page 12

13 8) Étude de la modulation de fréquence (FM) 1)- Connectez à l'entrée BF du modulateur FM, la sortie d'un générateur PM Fréquence: 2 khz, - Forme d'onde: sinus, - Atténuateur: 0 db, - Amplitude: réglée sur la 4ième graduation. 2)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref. Level: 10 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 15 MHz, 5 khz/division, - Largeur du filtre: 300 Hz. 3)- Connectez la sortie HF du modulateur FM à l'analyseur de spectre. b) Mesures et observations: 1)- Centrez le signal FM sur l'écran de l'analyseur. 2)- Observez l'amplitude et la position des raies spectrales en injectant successivement un signal BF sinus, carré puis triangle. 3)- Modifiez lentement la fréquence de l'oscillateur BF entre 2 et 15 khz (sinus) en observant la forme et le nombre des raies. Ensuite, variez l'amplitude de sortie de l'oscillateur BF et notez la manière dont la forme et le nombre des raies varient. 4)- Réglez le générateur BF comme suit: - Fréquence: 100 Hz sinus, - Amplitude: minimum, - Atténuation: 0 db. - Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Balayage horizontal: 1 khz/division, - Largeur du filtre: 300 Hz, - Ref. Level: 20 dbm. - Augmentez lentement l'amplitude du générateur BF (sans dépasser 6 graduations) et observer la variation de l'enveloppe du signal FM. 5)- Remplacer le générateur BF par l'ampli audio auquel vous raccordez le microphone. Parlez ou sifflez dans le microphone et observez la manière dont la forme et le nombre des raies varient. Page 13

14 9) Étude du "Récepteur radio AM" Antenne Mélangeur R F F I Filtre Passe-bande 455 khz Détecteur AM O L Oscillateur Local à fréq. variable Accord Haut-parleur 1)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -40 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 1 MHz, 50 khz/division, - Largeur du filtre: 3 khz. 2)- Connectez à l'entrée de l'analyseur de spectre le câble coaxial terminé par une bobine. b) Mesures et observations: 1)- Réglez le récepteur en mode AM, RTBF (621 khz) 2)- Placez le câble coaxial terminé par une bobine contre le flanc droit de la radio. Vous verrez apparaître à l'écran le signal issu de l'oscillateur local du récepteur. La fréquence de ce signal varie en fonction de la fréquence que l'on désire écouter par la relation : FOL = Fréception khz - Vérifiez expérimentalement cette relation. 3)- Modifiez la fréquence d'accord du récepteur et observez la variation correspondante de l'oscillateur local. Page 14

15 10) Étude du "Récepteur radio FM" Antenne Mélangeur R F F I Filtre Passe-bande 10,7 MHz Détecteur FM O L Oscillateur Local à fréq. variable Accord Haut-parleur 1)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -30 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 110 MHz, 2 MHz/division, - Largeur du filtre: 30 khz. 2)- Connectez à l'entrée de l'analyseur de spectre le câble coaxial terminé par une bobine. b) Mesures et observations: 1)- Réglez le récepteur en mode FM sur la fréquence 99,3 MHz de Bruxelles Capitale 2)- Placez le câble coaxial terminé par une bobine contre le flanc droit de la radio. Vous verrez apparaître à l'écran le signal issu de l'oscillateur local du récepteur. La fréquence de ce signal varie en fonction de la fréquence que l'on désire écouter par la relation : FOL = Fréception + 10,7 MHz - Vérifiez expérimentalement cette relation. 3)- Modifiez la fréquence d'accord du récepteur et observez la variation correspondante de l'oscillateur local ainsi que les émissions en FM au voisinage de 110 MHz. Page 15

16 11) Réception des signaux radio de la RTBF A) Remarque préliminaire - Pour les deux manipulations suivantes, il est nécessaire de retirer l'atténuateur externe de 10 db et de relier l'antenne de réception (antenne "Long fil" pour l'am, antenne "Fouet" pour la FM) directement à l'analyseur de spectre. B) Réception d'un signal radio AM Signal AM, émis depuis Wavre, sur 621 khz par la RTBF1. a) Réglage de l'analyseur de spectre: - Acquisition mode: Peak (cfr. Display menu), - Ref.Level: -40 dbm, sans atténuateur externe, - Balayage horizontal: centré sur 621 khz, 2 khz/division, - Largeur du filtre: 3000 Hz. b) Observations: 1)- Observez en détail la structure d'un signal AM typique. 2)- Réglez la largeur du filtre sur 30 khz et activez le démodulateur audio AM de l'analyseur, de manière à vous assurer que le signal reçu est bien celui de la RTBF. (passez en mode ZSPAN, entrez dans le menu DETECTION et activez AM). 3)- Modifiez la largeur du filtre en sélectionnant successivement les options possibles entre 300 Hz et 300 khz. Quelles sont vos observations? C) Réception de signaux radio FM Signal FM, émis depuis Wavre, sur 99,3 MHz par "Bruxelles Capitale". a) Réglage de l'analyseur de spectre: - Acquisition mode: Peak (cfr. Display menu), - Ref.Level: -40 dbm, sans atténuateur externe, - Balayage horizontal: centré sur 99,3 MHz, 200 khz/division, - Largeur du filtre: 30 khz. b) Observations: 1)- Observez en détails la structure d'un signal FM typique. 2)- Activez le démodulateur FM (Resolution Bandwidth réglé sur 300 khz), de manière à vous assurer que le signal reçu est bien celui de "Bruxelles Capitale". (passez en mode ZSPAN, entrez dans le menu DETECTION et activez FM). Page 16

17 12) Etude du "Modulateur équilibré BLU" Méthode du déphaseur (avec suppression de porteuse) Entrée H F Déphaseur Xc1=R ϕ1=90 Mélangeur Sommateur Mélangeur Sortie BLI/BLS Entrée B F Déphaseur Xc2=R ϕ2=90 Mode BLD (Xc 0) a) Lexique: Commutateur BLI/BLS BLU = Bande Latérale Unique; regroupe BLS et BLI (Single Side Band ou SSB) BLS = Bande Latérale Supérieure (Upper Side Band ou USB) BLI = Bande Latérale Inférieure (Lower Side Band ou LSB) BLD = Bande Latérale Double (Double Side Band ou DSB) BLR = Bande Latérale Résiduelle (Vestigial Side Band ou VSB) b) Réglage du dispositif expérimental: 1)- Connectez à l'entrée HF du modulateur BLU, la sortie du premier générateur de fréquence PM Signal sinusoïdal de fréquence: 1,44 MHz, - Impédance de sortie: 50, - Atténuateur: 0 db, - Amplitude: potentiomètre réglé à mi-course. 2)- Connectez à l'entrée BF du modulateur BLU, la sortie du second générateur de fréquence PM Signal sinusoïdal de fréquence: 6,7 khz, - Impédance de sortie: 50, - Atténuateur: 0 db, - Amplitude: potentiomètre réglé à mi-course. 3)- Réglez l'analyseur comme suit: - Ref. Level: +10 dbm avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 1,44 MHz, 10 khz/division, - Largeur du filtre: 300 Hz. Page 17

18 4)- Connectez la sortie "BLU" du modulateur à l'analyseur. c) Mesures et observations: 1)- Observez la position des raies correspondant à la porteuse et aux bandes latérales lorsque vous basculez alternativement le commutateur sur BLI et sur BLS. - Comparez avec les résultats obtenus lors de l'étude du modulateur AM. - Pouvez-vous utiliser le fréquencemètre pour mesurer la fréquence de ces signaux? 2)- Modifiez (légèrement) la fréquence du générateur (BF et/ou HF) tout en observant la position des raies du signal BLU (BLI ou BLS). - Expliquez vos observations à la lumière de la structure des déphaseurs (voir dessin ci-dessus). 3)- Recommencez les points 1 et 2 en maintenant enfoncé le bouton poussoir BLD, de manière à déséquilibrer le modulateur. 4)- Décrivez et expliquez les formes d'onde des signaux BLI, BLS et BLD observés sur l'oscilloscope. - Quels sont les paramètres que vous pouvez mesurer? d) Modification du dispositif expérimental: 1)- Observez le signal de 6,4 khz issu du générateur pouvant fournir deux fréquences (6,4 et 7,2 khz) sur l'oscilloscope. 2)- Réglez l'atténuateur du générateur "deux fréquences" sur atténuation minimale et le potentiomètre "Gain" à mi-course. - Mesurez l'amplitude du signal obtenu. 3)- Par une observation alternée des signaux à 6,4 khz et 7,2 khz, régler le potentiomètre "Balance" pour égaler les amplitudes des deux signaux. 4)- Observez le signal de sortie lorsque les deux fréquences sont présentes. - Que pouvez-vous extraire comme informations? 5)- Connectez à l'entrée HF du modulateur BLU, la sortie du premier générateur PM Signal sinusoïdal de fréquence: 1,44 MHz, - Impédance de sortie: 50, - Atténuateur: 0 db, - Amplitude: potentiomètre réglé à mi-course. 6)- Connectez à l'entrée BF du modulateur BLU, la sortie du générateur deux tons. - Signaux: 6,4 khz et 7,2 khz désactivés, - Atténuateur: pas d'atténuation, - Balance: pré-réglée (voir points d1 à d4), - Amplitude: potentiomètre réglé à mi-course. 7)- Réglez l'analyseur comme suit: - Ref. Level: 0 dbm avec atténuateur externe de 10 db, Page 18

19 - Balayage horizontal: centré sur 1,44 MHz, 2 khz/division, - Largeur du filtre: 300 Hz. e) Mesures et observations : 1)- Observez le signal de sortie du modulateur, dans le domaine fréquentiel, lorsque vous l'alimentez par un signal monofréquentiel adapté (6,4 khz par exemple). - Observez l'effet créé par la commutation de la fonction BLI/BLS. - Mesurez la fréquence du signal de sortie. 2)- Alimentez le modulateur par un signal comportant les composantes à 6,4 khz et 7,2 khz. - Observez le signal de sortie du modulateur dans les domaines fréquentiel et temporel. - Relevez le maximum de valeurs numériques possibles et expliquez la forme d'onde observée. - Observez l'effet de la variation du réglage de la fonction "Balance". 3)- Dans les mêmes conditions, déséquilibrez le modulateur en maintenant le bouton "BLD" enfoncé et observez dans le domaine fréquentiel avec une résolution de 5 khz /division. - Observez et expliquez les modifications du signal créées par les variations du réglage des fonctions "Gain" et "Balance". f) Discussion : 1)- Comment procéderiez-vous pour démoduler un signal BLU complexe? - Par exemple dans le cas d'une démodulation d'un signal modulé par un message musical occupant une bande de fréquence de 20 Hz à 20 khz. 2)- Quels sont les avantages et les inconvénients de la modulation BLU ou BLD par rapport aux autres procédés de modulation? 3)- Voici une autre réalisation de modulateur BLS. - Comparez ses performances à celles du modulateur équilibré que vous avez utilisé. Page 19

20 Entrée H F Mélangeur Filtre Passe-Bande à cristaux de quartz Sortie BLS Entrée B F Modulateur BLS (méthode du filtre) C C C C C C Quartz Filtre à cristaux de quartz (Bande Passante 3 KHz) Page 20

21 13) Réception des signaux de télévision (uniquement avec le 2710) a) Structure du signal TV (système PAL, B) - Signal télévision RTBF1, émis depuis Wavre, sur 196,25 MHz (porteuse image). - Nombre de lignes: 625, - Largeur de bande d'un canal T.V.: 7 MHz, - Largeur de bande vidéo: 5 MHz, - Modulation de l'image: BLR, image négative, - Fréquence de la sous-porteuse son: 5,5 MHz au-dessus de la porteuse image, - Modulation du son: FM. b) Remarque préliminaire: - Pour cette manipulation, il est nécessaire de retirer l'atténuateur externe de 10 db et de relier l'antenne de réception (antenne "Long Fil") directement à l'analyseur de spectre. c) Réglage de l'analyseur de spectre: - Acquisition mode: Peak (cfr. Display menu), - Ref.Level: -30 dbm, sans atténuateur externe, - Balayage horizontal: centré sur 196,25 MHz, 2 MHz/division, - Largeur du filtre: 30 khz. d) Observations: 1)- Observez ce signal de télévision et détaillez grossièrement sa structure, à l'aide du tableau "Structure du signal TV (système PAL, B)". 2)- Centrez-vous sur la sous-porteuse son et tentez de recevoir un signal audible clair en activant le démodulateur approprié (Resolution Bandwidth réglé sur 300 khz). 3)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -40 dbm, sans atténuateur externe, - Balayage horizontal: centré sur 196,25 MHz (porteuse image), 1 MHz/division, - Filtrage: Resolution Bandwidth réglé sur "5 MHz" (c-à-d, la position "Wide"), - Mode: Zspan, - Démodulateur vidéo actif (Broadcast AM video ON dans le menu SWP TRG). - Jouez sur "Ref.Level" et le vernier afin d'obtenir la meilleure image possible. 4)- La fréquence de la BRT est 210,25 MHz. Si vous le souhaitez, vous pouvez faire un petit tour jusque là... Page 21

22 14) Câbles coaxiaux: 1)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Acquisition mode: Peak (cfr. Display menu), - Ref.Level: -30 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 35 MHz, 10 MHz/division, - Largeur du filtre: 300 khz. 2)- Connecter, à l'entrée de l'analyseur de spectre, le dispositif de mesure à "haute impédance" suivant: Rg = 50 Ω Câble coaxial court (20 cm) "T" Câble coaxial long (à analyser) ~ Géné. Bruit R = 470 Ω Att. 10 db Impédance de terminaison (infini, 50 ou O Ω) Tektronix 2710 ou 2712 b) Mesures et observations: 1)- Terminez le câble coaxial à analyser successivement par une charge de 50Ω, par une impédance infinie et par un court-circuit (ces charges sont disponibles sur le chassis). Qu'observez-vous et quelles conclusions pouvez-vous tirer de vos observations dans chacun des cas? 2)- Connaissant le coefficient de vélocité du câble coaxial considéré (0,66), calculez sa longueur. Page 22

23 15) Visualisation du "Chaos": Entrée R L Sortie Diode 1)- Réglez l'analyseur de spectre comme suit: - Ref.Level: -10 dbm, avec atténuateur externe de 10 db, - Balayage horizontal: centré sur 500 khz, 200 khz/division, - Largeur du filtre: 3 khz, - Acquisition mode: Min/Max (cfr. Display Menu). 2)- Connectez à l'entrée du circuit non linéaire intitulé "Chaos" la sortie d'un générateur de fréquence. - Fréquence: 1 MHz, - Atténuation: 0 db, - Réglage d'amplitude: minimum, - Forme d'onde: sinus. 3)- Connectez la sortie du circuit non linéaire à l'analyseur de spectre. b) Mesures et observations: 1)- Augmentez très lentement l'amplitude du signal à l'entrée du circuit non linéaire, tout en observant l'apparition de "sous-harmoniques" entre 0 et 1 MHz sur l'analyseur de spectre. Comment ces raies se distribuent-elles? 2)- Pour un niveau d'entrée particulier, le nombre de raies devient très élevé et leur position est anarchique, mettez en évidence ce phénomène (explication: voir théorie). Page 23

24 Aide mémoire du volet "Réalisation et observation d'un train d'impulsions radio-fréquence:" A (db) F N F0 f Mesurez l'occupation en fréquence d'un petit lobe. "duty cycle" * 1/ F = durée de l'impulsion Exemple: Gate: 10 khz (avec un "duty cycle" de 10%) Signal R.F.: 1 MHz Durée de l'impulsion = 10% de 1/10 khz = 10µS 2) Détermination de la fréquence de répétition: fréquence de répétition = F / N où F = occupation d'un petit lobe en fréquence, N = nombre de raies par petit lobe Autre manière de voir les choses: V t Le signal analysé est produit par une fonction «porte». Ce signal est répétitif. Il s'agit d'une convolution. Or, à convolution dans le domaine temporel correspond un produit dans le domaine fréquentiel. Page 24

25 Nous obtenons donc l'enveloppe suivante: f Enveloppe en forme de Sin(x)/x Or, il se fait que l'on observe la puissance avec l'analyseur de spectre. Le signal est donc «redressé» pour donner: f Page 25

26 Rappels au sujet des câbles coaxiaux: 1) Prenons un morceau de câble coaxial d'impédance caractéristique Z0 = 50, de longueur L et terminons une de ses extrémités par une impédance Zl, l'autre étant reliée à un générateur de bruit "blanc". L'impédance "vue" par le générateur de bruit au travers du câble coaxial varie suivant: (ZL / Z0) + i tang2πl / λ Z = Z0 1 + i(zl / Z0)tang2πL / λ 3 cas intéressants : a) Pour ZL = Z = Z0 1 i tang2πl / λ Si L = λ / 4 alors tang2πl/ λ = tangπ / 2 et Z = 0 b) Pour ZL = Z0 Z = Z0 indépendamment de la longueur du câble c) Pour ZL = 0 Z = Z0 i tang2πl / λ Si L = λ / 4 alors Z = 2) La vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans un diélectrique vaut : Dans le vide ou dans l'air : v = ν λ = 1 ε µ c = 1 ε 0 µ 0 Le diélectrique du coaxial est constitué de polyéthylène de constante diélectrique κ = ε ε 0 = 2, 28 Page 26

27 D'où la vitesse de propagation dans le câble vaudra: vcoaxe c = ε 0 µ 0 ε µ or µ = µ0 d'où vcoaxe c = ε 0 ε = 1 κ vcoaxe = 1 2, 28 c = c 1, 5 et donc vcoaxe = 0, 66c 3) Reprenons le montage avec ZL = : Pour certaines fréquences, les longueurs d'ondes correspondantes vaudront : L = λ 1 4 = 3λ 1 4 = 5λ 1 4 donc le câble se présente comme un court-circuit pour ces fréquences (minima observés sur l'analyseur de spectre). Nous pouvons donc mesurer la longueur du câble à l'aide de l'analyseur. En effet : ν1 = vcoaxe λ 1 et ν2 = vcoaxe λ 2 ν1 = vcoaxe 4L et ν2 = 3vcoaxe 4L ν 2 ν1 = 2vcoaxe 4L = vcoaxe 2L D'où L = vcoaxe 2 ν Après la mesure de ν, par exemple : 10 MHz L = 0, = 10m Page 27