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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

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    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

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    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

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    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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    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

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    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

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    ch

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    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

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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

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    A

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  • 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

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    (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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