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ETUDE D’UN SYSTEME TECHNIQUE - Session 2000 Dossier questions et réponses SYSTE

ETUDE D’UN SYSTEME TECHNIQUE - Session 2000 Dossier questions et réponses SYSTEME POINTEL – BORNE FIXE RADIO - DOSSIER DE PRESENTATION - Composition du sujet : L’ensemble des questions est divisé en 4 parties indépendantes : A. Etude du système Pointel. B. Transmission et réception radiofréquences : fonctions FPA2 et FPA3 C. Adaptation à une ligne téléphonique spécialisée : fonction FSA13 D. Production et prise en compte des signaux de contrôle internes à FPA1. On étudie ici les structures d’interface avec l’UC à 68000. A - Etude du Système Pointel A.1 - Limites fonctionnelles du réseau Pointel Nous cherchons ici les causes de l’échec commercial du réseau public Pointel. A.1.1 - Définir le voisinage d’une BFR. A.1.2 - Combien d’abonnés au réseau Pointel peuvent communiquer simultanément dans le voisinage d’une BFR équipée de toutes les options ? Justifier la réponse. A.1.3 - Que se passe-t-il quand un abonné s’éloigne d’une BFR en cours de communication ? A.1.4 - Un abonné du réseau téléphonique commuté public (RTCP) appelle un CPP autorisé à recevoir des appels entrants. Quel élément du réseau Pointel reçoit cet appel ? Cet élément interroge les BFR du réseau pour localiser le CPP appelé. La BFR concernée réalise la liaison avec le mobile. Expliquer où et comment est réalisé le lien phonique entre cette BFR et l’abonné du RTCP. A.2 - Multiplexage des canaux logiques Nous cherchons ici à déterminer les spécifications de la fonction de compression binaire du signal numérique de phonie nécessaire au respect de la norme CAI. Pour toutes les questions, on suppose qu’une communication de bonne qualité entre un CPP et une BFR est en cours. A.2.1 - Déterminer les débits binaires (en bits/s) des canaux logiques B et D dans le sens CPP  BFR. Argumenter les réponses, les résultats numériques ne suffisent pas. A.2.2 - Donner et justifier la fréquence d’échantillonnage des codecs des voies phoniques. A.2.3 - En déduire le débit binaire moyen (en bits/s) des signaux TDDA et RDDA (voir le schéma fonctionnel page DP5). A.2.4 - Déterminer le taux de compression de la fonction FSA3 "Codage ADPCM". B - Carte radiofréquence Le but de cette partie est d’analyser certaines des fonctions présentes sur la carte RF afin de rédiger une notice de maintenance et de dépannage destinée à un technicien. On précise que chaque borne fixe radio (BFR) peut accueillir de une à trois cartes radiofréquences (RF). Sur chacune des cartes RF sont implantés deux récepteurs (RX1 et RX2) et deux émetteurs TX1 et TX2). B.1 - Etude fonctionnelle Les schémas fonctionnels de degré 2 de FPA3 (réception de signaux RF) et FPA2 (transmission de signaux RF) sont donnés page DP8. Les structures correspondantes des fonctions impliquées dans cette étude figurent sur les schémas intitulés "SCHEMA ELECTRIQUE CARTE MODULE RADIO V2". Il y a trois schémas : DP11 (planche du haut) : schéma électrique alimentation DP11 (planche du bas) : schéma électrique mélange 1 DP12 (planche du haut) : schéma électrique puissance 1. Il est à noter que les références de signaux avec le chiffre 1 concernent RX1 ou TX1 et que ceux avec le chiffre 2 concernent RX2 ou TX2. Les repères en face des symboles de connections correspondent aux numéros des planches auxquelles elles sont reliées. B.1.1 - Identification d’un canal RF : Pour la maintenance, on veut préprogrammer un générateur synthétisé en affectant à chacune des fréquences possibles le numéro de canal correspondant. Etablir la relation entre la fréquence porteuse fci (en MHz) du signal RF et le numéro du canal i correspondant (on commence avec i = 1). B.1.2 - Repérage de signaux : Afin de permettre au technicien de lier rapidement les structures de DP11 et DP12 (Schémas mélange et puissance) aux schémas fonctionnels de FPA3 et FPA2, on demande de : Compléter le tableau suivant donnant la correspondance entre les liaisons. et les points respectifs de ces schémas. On précise que les circuits intégrés U3 et U6 contiennent des mélangeurs doublement équilibrés à transistors (type cellule de Gilbert). Il suffit de considérer les broches suivantes :  E_MX : entrée signal RF  LI_OL2 : entrée signal OL  BAL_MIX1 et BAL_MIX2 : sortie du mélangeur (symétrique)  U+_MIX : polarisation du mélangeur Réception (FPA3) Transmission (FPA2) Liaison L21 L32 L53 5V_R1 L43 L54 L65 L76 L87 5V_E1 Point EFI1 P79 P101 B.1.3 - Choix de filtres : Le service achats souhaite connaître les caractéristiques critiques pour le choix des filtres Y1, Y10 et Y11 afin d’éviter tout problème d’obsolescence ou de disponibilité chez un fabricant. Compléter le tableau ci-dessous en barrant les mentions inutiles. Y1 Y10 Y11 Fréquence centrale (MHz) Min Min Min Typ Typ Typ Max Max Max Bande passante (MHz) Min Min Min Typ Typ Typ Max Max Max T. GOMILA – Lycée de Trois Bassins 00-DR1 ETUDE D’UN SYSTEME TECHNIQUE - Session 2000 Dossier questions et réponses B.1.4 Séquencement : Pour le test fonctionnel, il faut produire un document décrivant le séquencement de l’émetteur - récepteur. La fonction concernée est FSA38 réalisée par la structure de DP11 (planche du haut). Pour simplifier, on supposera que les niveaux logiques sont définis ainsi : point X au niveau 1  VX > 2.5V ; point X au niveau 0  VX < 2.5V. B.1.4.1 Equations logiques : Etablir les équations logiques suivantes en fonction des variables binaires ON_STBY1, TX_RX1, ON_STBY2 et TX_RX2 (on se contentera du seul régime établi). P11 = 5V_C = P12 = 5V_R1 = P13 = 5V_E1 = P14 = B.1.4.2 Description d’une séquence a) Remplir les chronogrammes ci-contre compte tenu de l’évolution de l’état d’une carte RF. Mettre en évidence les éventuels temps de décalage tdi (valeur qualitative). b) Pour chacun de ces temps, donner un ordre de grandeur en précisant les composants qui les génèrent (on suppose que les courants fournis par les sorties n’interviennent pas). B.1.5 - Spectre typique : Pour le test fonctionnel des émetteurs, on souhaite visualiser le spectre résultant à la sortie 2XEM de l’émission simultanée de TX1 et TX2. Les conditions sont les suivantes :  TX1 transmet une porteuse non modulée sur le canal 18 en puissance élevée,  TX2 transmet une porteuse non modulée sur le canal 20 en puissance basse,  la raie (crête) de TX1 est repérée par le marqueur MKR en X,  la raie de TX2 coïncide avec le milieu de l’écran, on suppose que la puissance disponible sur le connecteur 2XEM correspond à la puissance de sortie. Tracer ci-contre l’allure du spectre attendu et préciser le paramétrage de l’analyseur. Niveau de référence : Sensibilité verticale : Fréquence centrale : Dispersion (Span) : Résolution (Bande passante) : B.2 - Analyse du tripleur de fréquence On s’intéresse ici à la fonction FSA24. Les défauts les plus probables subis par la structure correspondante, entre les points P74 et P75 de DP11 (planche du bas), sont dus essentiellement à des microcoupures de condensateurs. Afin de rédiger une fiche de diagnostic pour ces pannes, on effectue d’abord une analyse de cette structure. On rappelle qu’un multiplieur de fréquence par N est composé de :  un quadripôle non linéaire qui fournit le signal fondamental et ses harmoniques  un filtre qui sélectionne l’harmonique de rang N et qui rejette toutes les autres composantes du signal. B.2.1 - Fonctionnement de Q1 B.2.1.1 Point de repos : A partir d’un schéma équivalent simplifié, évaluer le courant collecteur de repos IC 0 du transistor Q1 (prendre comme valeurs VBE = 0,7V et hFE = 80). B.2.1.2 Régime de fonctionnement a) Préciser le régime de fonctionnement nécessaire à Q1 et tracer l’allure de IC(t) lorsque VP74(t) est une tension sinusoïdale de 50MHz (on ne demande pas de valeurs numériques pour IC). Régime de fonctionnement : b) Donner la condition (qualitative) pour réaliser ce fonctionnement. B.2.2 - Filtre Il s’agit de la structure entre P77 et P75. B.2.2.1 Circuits résonnants : Afin de mettre en évidence les fréquences de résonance dans le filtre, on propose un catalogue de dipôles résonnants. Pour chacun des dipôles suivants, indiquer les conditions sur les réactances capacitives (XC) et inductives (XL) pour le calcul des fréquences de résonances (fp ou fs) et tracer l’allure de la réponse en fréquence du module de l’impédance. Circuit parallèle : Résonance parallèle : On a ou soit T. GOMILA – Lycée de Trois Bassins 00-DR2 ETUDE D’UN SYSTEME TECHNIQUE - Session 2000 Dossier questions et réponses Circuit série: Résonance série : soit Circuit parallèle en série : Résonance parallèle : soit Résonance série : soit B.2.2.2 Mise en évidence des résonances On simule la réponse en fréquence du filtre avec des modèles simplifiés faisant apparaître les structures du paragraphe précédent afin de lier les éléments du filtre à sa réponse. Schéma utilisé : Les résultats de la simulation sont donnés en figure 1 (voir dossier document ressource DP12). a) Pour les trois sections du schéma ci-dessus, évaluer les fréquences de résonances suivantes : fp1 = ? fp2= ? fs2 = ? fs3 = ? b) Pour chacune des zones A, B, C et uploads/Ingenierie_Lourd/ est2000-sujet.pdf