Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes

Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes Chap.2: Architecture des sous-ensembles hyperfréquences Halim Boutayeb Phone: (514) 875-1266 ex. 3066 boutayeb@emt.inrs.ca

Plan • Introduction • Les Récepteurs • Les Émetteurs • Les Générateurs de fréquences

I. Introduction • Satellites de communication : amplifier et décaler en fréquence les signaux reçus.

II. Les Récepteurs • Schéma global d’un récepteur

II. Les Récepteurs • Bandes de fréquences allouées pour les satellites de communication américains: Bande C : réception 5.85 – 7.075 GHz retransmission 3.40 – 4.200 GHz 4.50 – 4.800 GHz Bande Ku : réception 14.0 – 14.50 GHz retransmission 11.7 – 12.20 GHz

II. Les Récepteurs • Récepteursà conversion simple ouà conversion double

II. Les Récepteurs • Configuration détaillée d’un récepteur

II. Les Récepteurs • Schéma d’un récepteur en bande C

II. Les Récepteurs • Considérations mécaniques Le châssis : alliage très léger d’aluminium ou de magnésium ; Plaqué or pour obtenir une meilleure conductivité électrique ; Les parois du châssis sont amincies afin de réduire le poids; Des petits trous sont créés sur les parois pour permettre l’évacuation de l’air. Le châssis doit résister aux forces mécaniques (vibration du moteur) et soniques (écoulement de l’air à la surface du lanceur) . Les modules RF sont principalement conçus à l’aide de deux technologies différentes : MIC (Microwave Integrated Circuit) :Les circuits sont conçus sur des substrats d’alumine de 0.025 pouce d’épaisseur. Les composant discrèts sontensuite installées sur ceux-ci. MHMIC (Miniaturized Hybrid Microwave Integrated Circuit) : Substrats d’alumine de 0.01 pouce d’épaisseur. Les résistances et les condensateurs font partie du procédé et n’ont pas à être ajoutés.

II. Les Récepteurs • Paramètres importants dans la conception d’un récepteur • Facteur de bruit Température équivalente de bruit Température ambiante

II. Les Récepteurs • Paramètres importants dans la conception d’un récepteur • La sensibilité Puissance minimum que l’on doit appliquer à l’entrée pour obtenir, à la sortie, un rapport signal/bruit donné. Bruit de fond dans une bande de 1Hz Largeur de bande Facteur de bruit = -174dBm à 290oK Rapport signal sur bruit à la sortie

II. Les Récepteurs • Paramètres importants dans la conception d’un récepteur • Point d’interception du troisième ordre

II. Les Récepteurs • Paramètres importants dans la conception d’un récepteur • Plage dynamique Différence entre le niveau à l’entrée produisant une compression de gain de 1dB et le niveau minimum à l’entrée détectable à la sortie. en MHz Puissance de sortie pour une compression de gain de 1 dB = Sensibility + 3dB, avec So/No=1

II. Les Récepteurs • Paramètres importants dans la conception d’un récepteur • Plage dynamique

III. Les Émetteurs • Introduction Les émetteurs comprennent principalement la chaîne d’amplification de puissance; deux types d’amplificateurs de puissance sont couramment utilisés à bord des satellites : - Les amplificateurs à tube à ondes progressives (ATOP, en anglais : Traveling Wave Tube, TWT) - Les amplificateurs de puissance à l’état solide (SSPA) (appelés ainsi par opposition au composants utilisants des tubes à vide)

III. Les Émetteurs • Amplificateurs de puissance à l’état solide

III. Les Émetteurs • Amplificateurs de puissance à l’état solide Les différentes sections Atténuateurs variables Amplificateurs d’entrée, intermédiaire et d’attaque Section de sortie Un diviseur de puissance à 90o Des modules d’amplification de puissance Un combinateur de puissance à 90o Un détecteur de puissance (si nécessaire) Un filtre de sortie (si nécessaire) Un isolateur de sortie

III. Les Émetteurs • Amplificateurs de puissance à l’état solide Amplificateur de sortie

III. Les Émetteurs • Amplificateurs de puissance à l’état solide Considérations mécaniques - Résistance aux conditions de lancement des satellites - Maintien de l’intégrité mécanique durant la mission entière - Dissipation adéquate de la puissance provenant des éléments à haute puissance afin de maintenir la température des jonctions des transistors au-dessous des limites permises (110oC) - Satisfaction des exigences électriques telles la prévention de radiation, l’interférence électromagnétique, l’isolation des modules, le contact adéquat entre les modules et le châssis de l’équipement, etc…

III. Les Émetteurs • Amplificateurs de puissance à l’état solide

III. Les Émetteurs • Amplificateur d’attaque

IV. Les Générateurs de Fréquence • Paramètres de performance : - La fréquence du signal - Le niveau de sortie - La stabilité du niveau de sortie en fonction de la température, la polarisation DC et le vieillissement - La stabilité de la fréquence à long terme et à court terme - Le niveau des signaux parasites à la sortie dû soit à des oscillations soit à un filtrage inadéquat • Applications : - Oscillateurs locaux - Générateurs de porteuses pour modulateurs • Deux méthodes : - Utilisation d’un cristal suivi de multiplicateurs de fréquence - Boucle à verrouillage de phase

IV. Les Générateurs de Fréquence • Oscillateur local

IV. Les Générateurs de Fréquence • Signal modulateur

IV. Les Générateurs de Fréquence • Générateur de fréquence utilisant un cristal

IV. Les Générateurs de Fréquence • Générateur de fréquence utilisant une boucle à verrouillage de phase

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