Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

CIRCUITS RADIO TELECOMMUNICATIONS Licence Professionnelle Philippe BOUYSSE IUT

CIRCUITS RADIO TELECOMMUNICATIONS Licence Professionnelle Philippe BOUYSSE IUT du Limousin - Département GEII Brive bouysse@brive.unilim.fr Derni` ere mise ` a jour : 17 d´ ecembre 2007 ▽ Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents 2 ÏÏ Table des mati` eres I INTRODUCTION 4 II LES TRANSISTORS EN HAUTES FREQUENCES 8 II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 II.2 Le transistor ` a eﬀet de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 II.3 Le transistor bipolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 III LES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE 31 III.1 Caract´ eristiques des ampliﬁcateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 III.2 Classes de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 III.3 Principes d’adaptation d’imp´ edance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 III.4 Conception des circuits d’adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 III.5 Conception des circuits de polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 IV LES MELANGEURS 101 IV.1 Principe de l’op´ eration de m´ elange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents ÎÎ 3 IV.2 Sp´ eciﬁcations des m´ elangeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 IV.3 Exemples de circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 IV.4 Applications des m´ elangeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 A Exercices 145 A.1 Ampliﬁcation de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 A.2 Adaptation d’imp´ edance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents suivant Ï 4 ÏÏ Chapitre I INTRODUCTION INTRODUCTION Ce cours intitulé Circuits Radio Télécom (CRT) a pour objectif de présenter les principes fon- damentaux des fonctions électroniques couramment utilisées dans le domaine des télécommu- nications. Ces fonctions électroniques peuvent être regroupées en quatre familles distinctes qui sont : – L’ampliﬁcation – Le mélange – La génération de signaux – Le ﬁltrage Les fonctions électroniques de ce quatres familles constituent les briques de base des parties analogiques HF des systèmes de télécommunications. Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents suivant Ï ÎÎ 5 ÏÏ L’ampliﬁcation Concernant l’ampliﬁcation, on distingue deux types d’ampliﬁcateurs : – Les ampliﬁcateurs faible bruit (LNA : Low Noise Ampliﬁer) Ces ampliﬁcateurs sont utilisés à l’entrée des récepteurs. Ils permettent d’ampliﬁer le signal reçu par une antenne. Ils doivent être trés linéaires et présenter un gain important ainsi qu’un facteur de bruit minimum. – Les ampliﬁcateurs de puissance (SSPA : Solid State Power Ampliﬁer) Ces ampliﬁcateurs sont placés en sortie des émetteurs et permettent de fournir la puissance nécessaire à l’antenne d’émission. Ces circuits doivent répondre à des critères de puissance, de gain, de rendement et de linéarité en fonction de l’application visée. Le m´ elange Basiquement, un mélangeur (mixer) est un circuit permettant de réaliser l’opération de multi- plication de deux signaux quelconques. Les mélangeurs permettent de réaliser des fonctions de traitement du signal et trouvent de multiples applications : – Conversion de fréquence (up-converter et down-converter) – Modulateur et démodulateur DBLPS (Double Bande Latérale Porteuse Supprimée) – Modulateur et démodulateur BPSK (Binary Phase Shift Keying) – Modulateur et démodulateur IQ – Comparateur de phase – etc... On peut les classer en deux grandes familles : – Les mélangeurs passifs à base de diodes – Les mélangeurs actifs à base de transistors Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents suivant Ï ÎÎ 6 ÏÏ La g´ en´ eration de signaux Dans le domaine des télécommunications, les fréquences intermédiaires HF et les fréquences porteuses microondes sont issues de sources sinusoïdales. Les critéres de qualité d’une source sont entre autre sa stabilité et sa pureté spectrale (bruit de phase). La génération de signaux peut être réalisée en utilisant divers circuits : – Oscillateurs ﬁxes (quartz, résonateur, circuit résonant ...) – Oscillateurs variables (VCO : Voltage Controlled Oscillator) – Boucle à verrouillage de phase (PLL : Phase Locked Loop) – Synthétiseurs de fréquence – Synthèse numérique directe (DDS : Direct Digital Synthesizer) Le ﬁltrage On rencontre des ﬁltres de fréquence dans tous les systèmes de télécommunications. Le ﬁltrage peut être numérique sur les signaux en bande de base (utilisation de DSP1) ou analogique pour les signaux HF et microondes. Les techniques de ﬁltrage sont multiples et la liste ci-après n’est pas exhaustive : – Filtres à quartz – Filtres à ondes de surface (SAW) – Filtres à résonateurs diélectrique – Filtres à cavité résonante (guide d’onde) – etc... Dans cette version du cours, seront abordés les ampliﬁcateurs de puissance et les mélangeurs. Ce cours présente des connaissances de base des circuits radio télécom et s’adresse à des étu- diants de 2° année d’IUT GEII et de Licence Professionnelle Télécommunications. 1Digital Signal Processor Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents suivant Ï ÎÎ 7 Les ouvrages [1], [2], [3], [4], [5] permettront d’approfondir les notions de base abordées dans ce cours et d’en aborder de nouvelles. Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents Î pr´ ec´ edent suivant Ï 8 Chapitre II LES TRANSISTORS EN HAUTES FREQUENCES II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 II.2 Le transistor ` a eﬀet de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 II.3 Le transistor bipolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents chapitre ▲ section suivante Ï 9 ÏÏ II.1 Introduction Les transistors utilisés en HF et hyperfréquences sont, comme en basses fréquences, soit des transistors bipolaires soit des transistors à effet de champ. De façon non exhaustive, voici quelques repères concernant la technologie de ces composants, leurs applications et leurs domaines de fré- quence. Les transistors bipolaires – Silicium (Si) : Fréquence maximale d’utilisation : quelques GHz Applications de puissance (ampliﬁcateurs stations de base) et trés fortes puissances (KW) (radars , fonctionnement en impulsions) – Arsémiure de Gallium (AsGa ou GaAs) : Transistors HBT (Hétérojunction Bipolar Transistor), Fréquence maximale d’utilisation de 10 à 20 GHz Applications de faible et moyenne puissances. Table des mati` eres Concepts Notions Bibliographie Exemples Exercices Documents chapitre ▲ section suivante Ï ÎÎ 10 ÏÏ Les transistors ` a eﬀet de champ – Silicium (Si) : Fréquence maximale d’utilisation : quelques GHz Applications de puissance (ampliﬁcateurs stations de base) et trés fortes puissances (MOS- FET) – Arsémiure de Gallium (AsGa) : Transistors MESFET : 10 à 20 GHz Transistors HEMT et PHEMT : >10 GHz Applications de faible et moyenne puissances. – Matériau grand gap : GaN (Nitrure de Gallium). Applications de puissance , technologies nouvelles actuellement en développement. Quelque soit le type de composant utilisé (bipolaire ou TEC), le fonctionnement de base (c.a.d l’effet transistor fondamental) est identique à celui des composants utilisés dans le domaine des basses fréquences. Ce qui complique signiﬁcativement les schémas électriques et par conséquent l’analyse des circuits en hautes fréquences, ce sont : – d’une part les éléments parasites intrinsèques au composant uploads/Philosophie/ cours-lpro-web-pdf.pdf