Caractéristiques des récepteurs

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1 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Antenne de Bretagne Caractéritique de récepteur Ce document raemble de note de cour detinée aux élève de préparation à l Agrégation de Génie Electrique. Toute le remarque qui pourraient contribuer à on amélioration ont le bienvenue. Certaine inormation ont tirée d ouvrage dont le réérence ont donnée en in de document. Si certaine d entre elle venaient à manquer, je m en excue par avance auprè de leur auteur et le invite à m en aire part. Mon adree et la uivante : renea@bretagne.en-cachan.r

2 Support de cour 3-4 Marie Frénéa STRUCTURE DES RECEPTEURS Introduction : Complément ur la tructure de émetteur (Conulter [], []) L architecture de émetteur et généralement plu imple que celle de récepteur. Un émetteur comporte troi module principaux : - Un dipoiti de traitement du ignal en bande de bae - Un circuit modulateur - Un ampliicateur de puiance Meage à émettre Traitement en bande de bae Modulateur Ampliicateur de ortie Signal émi Figure - Schéma tructurel d'un émetteur Quel que oit le type de modulation enviagé, on borne le pectre du ignal modulant à la réquence lor d une étape préliminaire de iltrage. Cela permet de limiter la bande B max occupée par le ignal modulé : AM-DBAP AM-DBSP AM-BLU AM-BLR FM Largeur de bande (B). max. max max + avec α << ( α).max ( β + ). max Si le ignal à tranmettre et modulé en réquence, on compte parmi le traitement réalié en amont du modulateur une étape de préaccentuation (pre-emphai). Cette opération conite à relever le niveau de compoante ituée dan la partie haute du pectre avant modulation. En eet, le pectre et généralement décroiant en onction de la réquence, et le ignaux ont par conéquent peu d énergie dan le bande où le bruit et le plu important (en MF, le bruit démodulé croît avec la réquence). Ain de conerver une tranmiion an ditorion, il era néceaire à la réception d eectuer l opération invere (déaccentuation = de-emphai), qui conite à atténuer la partie haute du pectre BF. L architecture du modulateur et la clae de onctionnement de l ampli de ortie dépendent du type de modulation => c. cour MA et MF Un circuit d adaptation d impédance doit être intercalé entre cet étage de ortie et la charge, qui peut être une antenne, un câble coaxial ou biilaire, un guide d onde, etc.

3 Support de cour 3-4 Marie Frénéa I Principe de la réception hétérodyne Un récepteur doit être capable : - D ampliier le ignaux modulé (de aible niveau, en raion de la ditance éparant l émetteur du récepteur) - De électionner le canal déiré dan la bande d intérêt - De démoduler la porteue correpondante et de retituer le meage tranmi. Ce opération doivent eectuer en préence de bruit et l on ne doit pa oublier que l antenne captera une multitude d émiion dan le bande de réquence environnante. Le principe de la réception hétérodyne repoe ur un changement de réquence conitant à tranpoer le pectre d un ignal Radio Fréquence (RF) capté par l antenne autour d une réquence ixe appelée Fréquence Intermédiaire (FI, généralement beaucoup plu bae que celle de la porteue RF). Ce changement de réquence et réalié à l aide d un mélangeur et d un ocillateur local. Intérêt du changement de réquence (hétérodynage): - Elimine le beoin de réalier un iltre électi en haute réquence de réquence centrale variable (pour aurer la élection d un eul canal) - Le démodulateur onctionne à réquence porteue ixe - L ampli FI onctionne à réquence ixe et peu élevée, ce qui permet d avoir un gain important. Tou le récepteur radio et TV du commerce ont uage de ce principe. On retrouve cette tructure dan le analyeur de pectre à balayage, aini que dan le analyeur de réeau. Antenne LA Mélangeur Démodulateur Duplexeur Filtre RF Filtre RF Emetteur Filtre FI Ocillateur local OL Ampli FI Figure - Principe du récepteur hétérodyne En ortie du mélangeur, le pectre de la porteue modulée et tranlaté autour de réquence OL + RF et FI = OL RF. Aprè iltrage autour de FI, il rete un ignal identique au ignal RF, mai dont la réquence centrale et égale à la réquence intermédiaire FI = OL RF. Deux ca ont enviageable : 3

4 Support de cour 3-4 Marie Frénéa ) RF OL < => Récepteur uperhétérodyne FI = OL RF OL RF RF OL OL RF FI FI OL + RF ) RF OL > => Récepteur inradyne FI = OL + RF RF OL OL RF OL RF FI FI OL + RF La plage de variation relative ( ) d un VCO étant limitée, on privilégie en principe l architecture uperhétérodyne : Plage de variation relative dan le ca ) : RF min + RF RF max + FI 4

5 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Plage de variation relative dan le ca ) : RF min + RF RF max Le premier choix conduit donc à une gamme de variation de réquence relative plu aible de l ocillateur local. II Fréquence image Dan le ca d un récepteur uperhétérodyne, une porteue de réquence démodulée en réglant l ocillateur local à la réquence OL RF + FI FI RF pourra être =. Une autre porteue ' ' de réquence RF telle que RF = OL + FI produirait la même diérence OL RF. Si ce deux ignaux ont préent en amont du mélangeur, il e retrouveront imultanément ' dan la bande paante du iltre FI. La réquence RF, non déirée, et ituée à une ditance de la réquence et et appelée réquence image. FI RF OL ignal à recevoir OL OL FI OL + FI OL FI OL + FI OL FI OL + FI FI FI OL FI OL + FI Figure 3 Problème de la réquence image Pluieur procédé permettent de rejeter la réquence image, ain d empêcher la élection imultanée de deux émetteur : Choix approprié de la réquence intermédiaire ( FI ) : Le choix de la réquence intermédiaire intègre pluieur paramètre contradictoire : plu la réquence intermédiaire et élevée, plu il era acile d éliminer la réquence image par iltrage RF. Cependant, l ampliication et le iltrage dan la chaîne FI eront d autant plu délicat que la réquence intermédiaire era haute. Si la largeur de bande occupée par tou le canaux pouvant être reçu et peu importante, une valeur uiamment grande de la réquence intermédiaire contitue une olution. 5

6 Support de cour 3-4 Marie Frénéa gabarit du iltre d'entrée n canaux RF min RF max +. RF min FI Figure 4 - Choix de FI en onction de la bande occupée par le n canaux pouvant être reçu Si ce n canaux ont compri entre et, avec RF min RF max OL FI + RF = (récepteur uperhétérodyne) le réquence image e ituent dan l intervalle +. ;. ]. [ RF min FI RF max+ FI Ce réquence eront rejetée par l étage de iltrage RF à condition que : +. >. RF min FI RF max Le choix de la réquence intermédiaire doit permettre de vériier: FI Exemple : RF max > RF min On ouhaite recevoir tou le canaux dan la bande de radio-diuion FM 87.5 à 8 MHz => FI > oit.5 MHz. FI > Dan la pratique, la valeur tandard retenue et égale à.7 MHz. Filtre d entrée à accord variable électionnant un groupe de canaux : Lorque la bande couverte par le récepteur et trè large (ex : TV), on ne peut plu appliquer la méthode précédente. On introduit alor une électivité réquentielle au niveau du iltre RF ' de réquence centrale variable, laiant paer RF tout en bloquant RF. La commande de ce iltre et couplée avec celle de l ocillateur local, de açon à repecter : = +. Il n et pa néceaire de rechercher une grande préciion du gabarit du iltre d entrée. En eet, il uit de électionner un enemble de canaux comportant le ignal utile. Aprè tranpoition autour de la réquence intermédiaire, il appartient au iltre FI de rejeter le ignaux itué en-dehor du canal choii. OL RF FI 6

7 Support de cour 3-4 Marie Frénéa gabarit du iltre RF à réquence centrale variable RF min OL FI OL + FI réquence d'accord réquence image RF max FI Tranpoition de la bande d'entrée électionnée autour (mélange) de FI FI Filtrage électi à réquence ixe (iltre FI) Figure 5 Réjection de la réquence image à l aide d un iltre d'entrée à accord variable L hétérodynage permet donc la élection d un canal parmi n grâce à un iltre de largeur de bande et de réquence centrale ixe valant repectivement et. Le acteur de FI urtenion Q du iltre FI et par conéquent ixe : QFI =. FI Si l on n avait pa eu recour à ce changement de réquence, il aurait allu reporter la élection du canal ouhaité ur le iltre RF, dont le coeicient de urtenion aurait alor valu : RF RF Q RF = =. Q FI. On aurait donc eu à réalier un iltre à réquence centrale variable FI FI élevée ayant un acteur de urtenion trè important! La électivité d un récepteur et d autant meilleure que le coeicient de urtenion du iltre FI et élevé. On utilie généralement de iltre céramique, à quartz et à onde de urace qui permettent d obtenir de coeicient de urtenion élevé avec une grande implicité de mie en œuvre et un coût relativement aible. Ce iltre exitent pour un certain nombre de réquence intermédiaire tandard : 455 khz (Radio MA),.7 MHz (Radio MF),.4 MHz, 7 MHz, 3 MHz, 4 MHz, 48 MHz, etc. Ce réquence ont liée à de application «grand public» telle que le récepteur radio en MA et MF, le récepteur de téléviion terretre et atellite, le téléphone mobile On trouve pour toute ce réquence intermédiaire diérente largeur de bande. La diponibilité de ce iltre tandard peut également être un critère de choix pour une réquence intermédiaire : elle permet de e paer du développement d un iltre péciique. FI FI 7

8 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Récepteur à double changement de réquence : Pour réoudre le problème lié au compromi entre réjection de la réquence image et électivité, on a paroi recour à une architecture à double changement de réquence. Un premier ocillateur local variable permet de électionner le canal et de le tranpoer ver une réquence intermédiaire uiamment élevée pour pouvoir éliminer la réquence image. Un deuxième ocillateur à réquence ixe ramène le ignal autour de la econde réquence intermédiaire où et eectué un iltrage trè électi. (Exemple de récepteur pour le GSM : ère réquence intermédiaire : 5 MHz ème réquence : 45 MHz). III - Caractériation d une chaîne de réception (C. [], [3]). Bruit (Conulter [4], [5]) Le bruit thermique (bruit de JOHSO) et le réultat du mouvement brownien de électron dan un conducteur. Il produit aux borne d une réitance R une tenion aléatoire de valeur quadratique moyenne : V = 4kTBR oit V = 4kTBR avec : V : tenion eicace de bruit (V) k : contante de Boltzmann k =.38. T : Température exprimée en K R : réitance (Ω) B : bande de réquence (Hz) 3 J. K La puiance maximale de bruit pouvant être tranérée à une charge (ca R charge =R) vaut : = V 4R = ktb Pour une température de 9 K (7 C), ervant généralement de réérence, on a : (dbm) = 74 + log B Température équivalente de bruit d un quadripôle: Conidéron l ampliicateur idéal de la Figure 6. Le ignal à l entrée et contitué d une compoante à la réquence, de puiance S et d un bruit de puiance k.t. B ( T : température de bruit de la ource en K) e e = 8

9 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Figure 6 - Ampliicateur idéal (ne produiant pa de bruit) En notant G le gain de l ampliicateur, on récupère en ortie : S = S.G = e k.t BG Le rapport ignal ur bruit en ortie et identique au rapport ignal ur bruit en entrée : S S = e Dan le ca d un ampliicateur réel, la puiance de bruit en ortie e et plu importante que celle obtenue dan le ca de l ampliicateur idéal (c. Figure 7). Le bruit électronique d un circuit peut être imparti à pluieur ource (bruit thermique, bruit de Grenaille, bruit de cintillement). Caractérier le bruit d un ampliicateur revient à combiner ce diérente ource et à le aimiler à du bruit thermique. A partir de la contribution de bruit de l ampli, on peut déinir une température équivalente de bruit Teq telle que : eq = k.t eq eq. B. Cette valeur peut être trè diérente de la température phyique du circuit. Tout e pae comme i le bruit interne de l ampliicateur provenait d une ource de bruit à la température ituée à on entrée. T eq Figure 7 Contribution du bruit de l ampliicateur Le rapport ignal ur bruit en ortie en ortie vaut aini : rapport ignal ur bruit en entrée exprime par : S e = e S S e kt B G.Se =, tandi que le G.k(T + T )B eq 9

10 Support de cour 3-4 Marie Frénéa D où: S = T + T eq S. e e Facteur de bruit : Le acteur de bruit d un quadripôle meure la dégradation du rapport ignal ur bruit à la traverée du quadripôle : F = S S e e D aprè la relation précédente, on a donc : F = + Cette déinition préente néanmoin un inconvénient : le acteur de bruit dépend de la température de bruit de la ource, paramètre indépendant du quadripôle que l on ouhaite T caractérier. Par convention, le acteur de bruit d un quadripôle era donc péciié en uppoant que la ource et à la température T = 9 K (convention IEEE) : Teq T F = + Teq T La notion de acteur de bruit et généralement employée lorque le ource de bruit ont à une température proche de 9 K. C et notamment le ca de ytème de tranmiion par voie hertzienne. Dan le ca de tranmiion par atellite, pour lequelle on éloigne de cette valeur, on utiliera de préérence la notion de température équivalente en entrée. Remarque : S Se On exprime généralement F en db : F db =. log F. On a alor : = F db db e db En anglai, on ditingue le terme «noie actor» (acteur de bruit) et «noie igure» (acteur de bruit exprimé en db).

11 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Figure 8 Figure 9 - le acteur de bruit traduit la dégradation du rapport ignal ur bruit Facteur de bruit d un quadripôle pai : Conidéron un quadripôle pai à la température T attaqué par une impédance à la même température (phyique). Son gain en puiance G et inérieur à l unité, et on déinit l atténuation du quadripôle comme : A = / G Le quadripôle reçoit à on entrée une puiance de bruit e = ktb. On a donc : = GkTB + G eq Du point de vue de la ortie, l enemble et équivalent à une impédance à la température T. La puiance de bruit diponible en ortie écrit donc : = ktb. D où : ktb eq = A( ) = (A )ktb = A D où : = T(A ) T eq kt eq B Remarque : Un quadripôle an perte ne comporte aucun élément diipati, donc aucun élément bruyant. La température et alor nulle et il n y a aucune dégradation du rapport T eq ignal à bruit apportée par le quadripôle. T eq = A =. Le gain en puiance diponible d un quadripôle an perte et égal à l unité. On dit aui que le perte d inertion ont Z Z g

12 Support de cour 3-4 Marie Frénéa nulle (le perte d inertion correpondent à l atténuation en puiance du quadripôle, exprimée en db). Teq T On en déduit : F = + = + (A ) T T Si le quadripôle Q et à la température première approximation), on a F = A T = 9 K (ce que l on conidère ouvent en Le acteur de bruit (en db) du quadripôle et alor égal à e perte d inertion. Aociation de pluieur quadripôle en cacade: Température de bruit équivalente en entrée : Figure - Aociation de deux quadripôle en cacade Conidéron deux ampliicateur bruyant en cacade, de gain en puiance repecti G et de température équivalente de bruit en entrée Teqet T eq. Le ytème reçoit à on entrée une puiance de ignal S et un bruit à la température T. La température de bruit équivalente bruit totale diponible en ortie peut écrire: e T eq G en entrée de l enemble et telle que la puiance de = G G k(t + T eq )B et Par ailleur, on a : = = G G + G G G G kt B + G G kt e eq + G eq B + G eq kt eq B En identiiant le deux relation précédente, on aboutit à : Teq T eq = Teq + G

13 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Figure - Aociation de n quadripôle en cacade On démontrerait par récurrence que l aociation de n quadripôle en cacade donne une température équivalente de bruit en entrée de valeur telle que : T eq Teq = Teq + Teq G Teq3 + GG Facteur de bruit de l enemble : Teqn GG... Gn Le acteur de bruit de l enemble e déduit immédiatement de la relation précédente : Teq Teq Teq Teqn F = + = T T G.T G G...G T n Soit : F = F F 3 n G GG GG... G n F F Cette relation indique que le bruit apporté par le premier étage d un ytème intervient de açon prépondérante dan le bruit en ortie (la contribution au bruit de chaque étage et diviée par le gain de étage précédent, à l exception de ce premier quadripôle). Il audra donc accorder une attention particulière à la conception de l ampliicateur placé en entrée d une chaîne de réception. On cherchera à avoir aible et G élevé. Remarque : F Ce ormule, donnant la température équivalente de bruit en entrée et le acteur de bruit de n quadripôle en cacade, portent le nom de ormule de Frii.. Prie en compte de non-linéarité du récepteur..point de compreion à db : Dan le ca idéal, la caractéritique de tranert d un ampliicateur et une droite de pente G (en échelle linéaire!), telle que P = G.. En pratique, la dynamique d un ampliicateur et P e limitée et la puiance de ortie cee de croître linéairement avec la puiance d entrée lorque l ampli arrive à aturation. Le point de compreion à db et le point pour lequel la puiance de ortie de l ampliicateur e itue db en deou de a valeur théorique. 3

14 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Figure - Déinition du point de compreion à db..ditorion d intermodulation Le diérent ampliicateur entrant dan la compoition du récepteur poèdent idéalement une caractéritique linéaire. Ce n et malheureuement pa le ca en pratique, et le nonlinéarité inhérente à ce circuit peuvent perturber de açon importante la réception d un ignal. Il aut donc en tenir compte lor de la conception du récepteur. Ain d illutrer l eet de la non-linéarité de la caractéritique d un ampli, on peut conidérer 3 que a onction de tranert et de la orme : V = G.Ve + G.Ve + G 3.Ve +... Si on préente à l entrée de ce circuit deux ignaux de pulation et ω de même amplitude : Ve = A(co ωt + co ωt) en e limitant aux terme d ordre 3, on a : ω [ A(co ω t + co ω t) ] + G.[ A(co ω t + co ω t) ] + G.[ A(co ω t + co ω t ] 3 V = G. 3 ) Aprè développement, on obtient : 4

15 Support de cour 3-4 Marie Frénéa G A 9.G A 3 3 V = G A + G A co( ω ω )t + GA + co ωt + GA + co ωt G A G A 3.G 3A + co ω t G A co( )t + ω + ω + co ωt + co(ω ω )t G 3A 3.G 3A 3.G 3A + co(ω ω )t + co(ω +ω )t + co(ω +ω )t G3A G3A + co 3ωt + co 3ωt 4 4 On montrerait aini que la ortie de l ampliicateur comporte tou le produit d intermodulation de la orme ω ± n avec m et n entier. m ω Suppoon que le deux réquence uivante oient préente en entrée d un ampliicateur : = 4 MHz = 5 MHz En ortie, on retrouve le produit d intermodulation uivant : Ordre Ordre 3. = 8 MHz 3. = 3 MHz. = MHz 3. = 35 MHz + = 9 MHz. = 6 MHz = MHz. = 3 MHz. + = 34 MHz. + = 33 MHz Le compoante aux réquence. et. iue de produit d intermodulation d ordre 3 ont généralement impoible à éliminer par iltrage, car dan la bande utile du ignal. 5

16 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Puiance de ortie (dbm) Point d'interception d'ordre 3(IP3) Fondamental IM3 Puiance d'entrée (dbm) Figure 3 - Déinition du point d'interception d'ordre 3 Le courbe de la Figure 3 repréentent le caractéritique de tranert en puiance de l ampliicateur réel pour le ignal utile et le produit d intermodulation d ordre 3. Ce courbe ont de pente de valeur repective et 3 (le puiance étant exprimée en db) et e coupent en un point déini comme le point d interception d ordre 3. La valeur donnée dan le documentation contructeur déigne généralement l ordonnée de ce point (c et-à-dire la puiance de ortie correpondante). Pour rapporter cette valeur à l entrée, il uit de lui outraire le gain de l ampliicateur (en db). IP3 e = IP3 GdB Le point d interception d ordre 3 et un point théorique, car la aturation de l ampliicateur e maniete bien en-deçà de cette valeur (Le point de compreion à db e itue typiquement db en-deou du point IP 3 ). Le point d interception d ordre 3 permet de caractérier la ditorion d intermodulation tant que le phénomène de compreion n intervient pa. Le deux courbe uivante montrent l évolution de l amplitude de produit d intermodulation pour deux valeur de l amplitude de ignaux d entrée. 6

17 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Figure 4 - Début d'apparition de produit d intermodulation Figure 5 Augmentation de la ditorion d'intermodulation 7

18 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Point d interception d ordre 3 de pluieur étage en cacade : Figure 6 - Cacade de n étage ayant chacun un point d'intreception IP3 i G (db) Soit une cacade de n étage, chacun ayant un gain G = IP3 (dbm) exprimé à l entrée en mw : IP 3 =. IP3 i i G GG GG...Gn T(entrée) IP3 IP3 IP33 IP3n i i et un point d interception = (IP3 T en mw) On alor: IP 3T(ortie) = IP3T(entrée).G.G... Gn On contate que plu le gain du premier étage et aible, plu on aura un point d interception d ordre 3 global élevé, meilleure era la linéarité de l enemble. Cependant, nou avon vu qu un gain élevé pour le premier étage contribue à réduire le acteur de bruit. Ain d arriver à un compromi on cherchera plutôt à avoir un point d interception d ordre 3 le plu élevé poible pour le econd étage. 3. Senibilité d un récepteur La enibilité déinit le niveau de ignal minimum pour aurer une réception de qualité donnée. Pour le modulation analogique, la enibilité découle de contrainte d intelligibilité ou de qualité onore du ignal audio démodulé. Dan le cadre de modulation numérique, la contrainte et ixée en terme de taux d erreur binaire (BER : Bit Error Rate). Dan tou le ca, ce contrainte e traduient par une péciication du rapport ignal ur bruit en entrée du démodulateur. La connaiance de élément de la chaîne de réception (gain et acteur de bruit de étage) aini que de la température de bruit de l antenne permettent de déterminer le niveau de ignal minimum en entrée de la chaîne de réception pour que cette contrainte oit remplie. Le problème et paroi poé dan l autre en, le norme impoent à la oi le rapport ignal ur bruit en entrée du démodulateur et la enibilité du récepteur ; le travail du concepteur et alor de dimenionner la chaîne de réception permettant de repecter ce norme. 8

19 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Pour le calcul de la enibilité, on introduit le ignal minimum détectable (MDS : Minimum Detectable Signal) : c et le niveau de ignal en entrée du récepteur pour lequel le niveau en ortie de la chaîne de réception et identique au niveau du bruit : G TdB + MDSdBm = =. log(fktb) + GTdB d où : MDSdBm =. log(kt ) + FdB +. log(b) MDSdBm = 74.dBm + FdB +. log(b) Le ignal minimum détectable permet tout jute d arriver au niveau de bruit en ortie de la chaîne de réception, il aut donc lui ajouter le rapport ignal ur bruit déiré pour trouver la S enibilité du récepteur : Senibilité dbm= MDSdBm + dbm IV Rôle de diérent étage du récepteur Reprenon le chéma de la Figure ain d identiier le rôle de chacun de bloc entrant dan la compoition d un récepteur : Duplexeur Un duplexeur permet d utilier la même antenne en émiion et en réception. (On trouve par exemple ce type de circuit en téléphonie mobile). On rencontre pluieur technologie de duplexeur : - onctionnement en interrupteur commandé mécaniquement (type talkie-walkie) ou électroniquement (diode PI). - Lorque le bande de réquence à l émiion et à la réception ont uiamment diérente (ex : GSM), l aiguillage de ignaux peut e aire par iltrage. On utilie alor de iltre appelé «diplexeur». en émiion : en réception : émetteur récepteur émetteur récepteur duplexeur Figure 7. Source [6] duplexeur - On réalie paroi de duplexeur à bae de circulateur (c. cour hyperréquence). Un circulateur et un dipoiti à 3 port permettant au ignal RF de circuler dan une eule direction. Un ignal injecté au port et tranmi au port et iolé du port 3, tandi qu un ignal entrant via le port et tranmi au port 3 et iolé du port, etc. On caractérie un duplexeur par e perte d inertion (ordre de grandeur : de.5 à 3 db). Celle-ci doivent être aible, ain de ne pa dégrader le acteur de bruit. 9

20 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Filtre RF : Ce iltre et centré autour de la bande de réception et permet d éliminer tou le ignaux hor-bande. (Ce ignaux étant uceptible de aturer le étage d entrée et de produire une ditorion d intermodulation). Il peut agir d un iltre à onde acoutique de urace, d un iltre céramique, ou d un iltre LC. Se perte d inertion doivent également être aible, puiqu elle correpondent à on acteur de bruit. Ampliicateur aible bruit (LA : Low-oie Ampliier) : Le ignal et enuite ampliié par l intermédiaire du LA auquel on demande le perormance uivante : - ort gain (5- db) - aible acteur de bruit (.5 à db). - point d interception d ordre 3 élevé. Le deux premier critère permettent de réduire la participation de l ampliicateur au acteur de bruit global. Filtre RF : De nouveau, le ignal et iltré par un autre pae-bande, qui élimine la réquence image. Mélangeur Le mélangeur ramène le ignal en réquence intermédiaire. L une de caractéritique principale d un mélangeur et le rapport entre la puiance du ignal à la réquence intermédiaire et la puiance du ignal préent ur le port RF : P (ou G ) = c c P P IF RF On ditingue le mélangeur pai (exemple Figure 8), caractérié par leur perte de converion (égale au acteur de bruit) et le mélangeur acti (ex : cellule de Gilbert), P c pouvant apporter un gain de converion ( G c ). L iolation entre le port OL-FI et RF-OL et importante pour éviter la propagation du ignal OL ayant un ort niveau, pouvant générer de problème de ditorion d intermodulation dan le étage RF et FI. Figure 8 - Mélangeur pai couramment employé

21 Support de cour 3-4 Marie Frénéa Figure 9 - Caractéritique du SA6A (Mélangeur à cellule de Gilbert) Ocillateur local Son architecture repoe généralement ur une boucle claique de ynthèe de réquence. Un microcontrôleur permet de programmer la valeur du divieur dan la boucle de retour et de électionner aini le canal. Le perormance dépendent du bruit de phae et de raie paraite au voiinage de la porteue (réquence de comparaion d une PLL, par exemple). Dan le récepteur plu ancien, la réquence d accord était réglée manuellement (généralement par un condenateur variable). Filtre FI Ce iltre ixe électionne le canal et rejette le terme indéirable obtenu aprè mélange (ignaux centré autour de + ). La bande paante de ce iltre détermine la bande OL RF paante B du bruit (bande équivalente B ur le chéma de la Figure ). La enibilité du récepteur et directement liée à ce paramètre. Ampli FI Figure - Bande équivalente de bruit Le acteur de bruit de cet ampliicateur n inluence que aiblement le acteur de bruit de l enemble (c. ormule de Frii). Cet ampliicateur ait généralement partie d un CI intégrant le démodulateur, aini qu un certain nombre de onctionnalité telle que celle décrite dan le paragraphe uivant.

22 Support de cour 3-4 Marie Frénéa On retrouve dan le récepteur de circuit de régulation qui permettent de corriger en temp réel le onctionnement de circuit de réception. Le deux exemple le plu courant ont le circuit de commande automatique de gain (CAG ou AGC Automatic Gain Control) et de commande automatique de réquence (CAF ou AFC Automatic Frequency Control). - CAG : Un récepteur doit être capable de recevoir de ignaux trè aible mai aui puiant elon la ditance et la puiance de l émetteur. Il et donc néceaire de tabilier le niveau moyen du ignal reçu. Un récepteur en modulation d amplitude an commande automatique de gain préenterait un volume onore variant en permanence. Le variation du niveau moyen de ignal reçu ont trè lente par rapport aux variation du modulant mai poèdent une orte dynamique. On extrait alor de étage du démodulateur un ignal dont le niveau et une image du niveau de réception qui ert à piloter un ou pluieur ampli à gain variable (généralement l ampli FI). En modulation d amplitude, la contante de temp de cet aerviement doit être uiamment petite pour compener le variation du niveau de ignal reçu mai également uiamment grande pour ne pa annuler la modulation. La commande du gain de étage concerné peut e aire par variation de la polariation ou encore en agiant ur la deuxième grille de tranitor MOSFET à double grille. - CAF : Ce dipoiti et réaliable dan le récepteur en modulation de réquence. Il permet d eectuer une commande automatique de l ocillateur local il exite un écart entre la réquence tranpoée en FI et la réquence porteue. Le principe, pour le dicriminateur en quadrature, conite à extraire la valeur moyenne de la tenion de ortie du dicriminateur. La valeur moyenne de la réquence pour un ignal modulé en réquence par un ignal audio (ne comportant pa de compoante continue) et égale à la réquence porteue. Si le récepteur et réglé ur la réquence porteue exacte, la valeur moyenne de la tenion de ortie du dicriminateur et nulle. Dan le ca contraire, la valeur moyenne de ce ignal donne une meure de l écart entre la réquence reçue et la porteue. Ce ignal peut donc être utilié pour corriger l ocillateur local. Cette erreur ur la réquence reçue peut provenir d une dérive de compoant dan le récepteur ou de l eet doppler dan le ca d un récepteur en mouvement (autoradio).

23 Support de cour 3-4 Marie Frénéa AEXE I Figure. Source [7] AEXE II Schema bloc Hitachi HD55F : ource [8] 3

24 SCHE Support de cour 3-4 Marie Frénéa Schema bloc de l interace radio d un téléphone mobile 4

25 Support de cour 3-4 Marie Frénéa REFERECES BIBLIOGRAPHIQUES [] R. Gra and S. William, Emetteur HF de aible puiance à contruire oi-même, Publitronic. [] F. de Dieuleveult, Electronique appliquée aux haute réquence, Dunod. [3] "Undertanding and enhancing enitivity in receiver or wirele application," Technical Brie SWRA3: Texa Intrument (999). [4] D. Ventre, Communication analogique, Ellipe. [5] A. Pacaud, Electronique radioréquence, Ellipe, collection Technoup-Supélec. [6] "Agrégation externe de Génie Electrique (999), épreuve d'électronique." [7] [8] 5