ST4-CAS
ETUDE, CONCEPTION ET CARACTERISATION D'UNE
LIAISON HERTZIENNE NUMERIQUE
1 - PRESENTATION DE LA LIAISON
La liaison ...
ST4-CAS
• Nmin : index du premier canal (fixé par la recommandation CCIR)
• Nmax : index du dernier canal (fixé par la rec...
ST4-CAS
paramètres IL et Qu et vérifier leur impact sur les résultats de simulation. La boite de dialogue
TuneControl devr...
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Définir un point de compression à 1 dB (GainCompPower et GainComp) pour l'amplificateur. Celui
ci est obtenu pour ...
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choisira :
Port 1 : entrée du récepteur (antenne de réception)
Port 2 : sortie du récepteur (deuxième fréquence in...
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fRF définit la bande d'analyse et doit balayer le canal étudié dont la fréquence centrale est donnée par
fN. Noton...
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éléments du récepteur. Pour que ces résultats soient ordonnés dans le sens de progression du signal,
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5 - LE TRANSMETTEUR
Dans la partie émission, les signaux multiplexés autour de 140 MHz doivent être transposés à
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Le filtre utilisé pour la voie des données sera centré autour de fd =140 MHz. Le filtre utilisé pour la
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Ouvrir le fichier Modulator.dsn
Vérifier l'initialisation les variables nécessaires à la simulation :
DataRate= 32...
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Npoints = int(Stop/Step)
La bande de fréquence occupée correspond t-elle à la théorie ?
Remarque : Utiliser l'aide...
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Vérifier que les points de test possèdent bien une étiquette. Lancer à nouveau l'analyse.
Définir la variable Tx_S...
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ANNEXE
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  1. 1. ST4-CAS ETUDE, CONCEPTION ET CARACTERISATION D'UNE LIAISON HERTZIENNE NUMERIQUE 1 - PRESENTATION DE LA LIAISON La liaison hertzienne retenue pour l'étude de cas fonctionne dans la bande 6400-7100 MHz avec 16 voies aller et 16 voies retour selon la recommandation ITU-R 384.5 jointe en annexe. Chacune de ces voies dispose de 20 MHz de bande. Par la suite, on choisit de travailler avec les conventions proposées dans cette recommandation. En particulier, f0 sera la fréquence centrale de la bande RF, N sera le numéro de la voie, fN sera la fréquence centrale du canal associé à la voie N dans le sens aller et f'N la fréquence centrale du canal associé à la voie N dans le sens retour. Chaque canal est composé d'un sous canal de données supportant un débit de 32 Mbits/s et d'un sous canal de service à 2 Mbits/s, dans les sens aller et retour. La modulation utilisée est une modulation d'amplitude en quadrature à 16 états (16QAM). Ce système est conçu pour fonctionner en full duplex avec la totalité des 16 voies. Par souci de simplification, une seule de ces voies sera utilisée pour la simulation. Cependant, il conviendra de paramètrer correctement les équipements de transposition en fonction de la voie choisie de façon à pouvoir travailler sur n'importe laquelle des 16 voies sans modification majeure des fichiers de simulation. 2 - TRAVAIL PREPARATOIRE Copier l'archive nécessaire à l'étude de ce récepteur dans votre répertoire de travail. Lancer Advanced Design System, le simulateur de circuits et de systèmes radio numériques. Démarrer > Programmes > Advanced Design System x > Advanced Design System Décompresser l'archive nécessaire à cette étude MW>File>Unarchive Project... Ouvrir le projet MW>File>Open Project... st4cas0_prj Certains des fichiers nécessaires à la simulation sont déjà créés. Pour ceux là, il conviendra seulement d'initialiser certains paramètres permettant de dimensionner les circuits, les sources ou les mesures avant de lancer l'analyse. Les autres seront à créer de toutes pièces. 3 - LES ELEMENTS CONSTITUTIFS DU RECEPTEUR La structure du récepteur est de type double conversion de fréquence avec sélection du canal avec le premier OL. Les fréquences intermédiaires choisies sont respectivement 1.2 GHz et 140 MHz. Les circuits sélectifs inclus dans le récepteur devront être paramétrés en fréquences. En préliminaire à toute simulation, les variables suivantes devront être définies : • f0 : fréquence centrale de la bande (fixée par la recommandation CCIR) • ChannelBW : largeur du canal (fixée par la recommandation CCIR) D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 1/16
  2. 2. ST4-CAS • Nmin : index du premier canal (fixé par la recommandation CCIR) • Nmax : index du dernier canal (fixé par la recommandation CCIR) • N : index du canal courant • fN : fréquence centrale des canaux radio dans la moitié inférieure de la bande (fonction de f0, N et ChannelBW) • rfmin : fréquence RF la plus basse (fonction de f0, Nmin et ChannelBW) • rfmax : fréquence RF la plus haute (fonction de f0, Nmax et ChannelBW) • rfcenter : fréquence RF centrale (différente de f0 et fonction de rfmin et rfmax) • rfBW : bande de fréquences RF (fonction de rfmin et rfmax) • if1center : première fréquence intermédiaire (fixée à 1.2 GHz) • if1BW : bande passante autour de la première fréquence intermédiaire (fixée par la structure du récepteur) • if2center : seconde fréquence intermédiaire (fixée à 140 MHz) • if2BW : bande passante autour de la seconde fréquence intermédiaire(fixée par la structure du récepteur) Les circuits utilisés dans le récepteur sont regroupés en quatre catégories : filtres, amplis, mélangeurs et oscillateurs. Chacun de ces trois premiers éléments va être étudié séparément. Les oscillateurs seront modélisés par des sources sinusoïdales pures. 3.1 - Etude des filtres Créer un nouveau fichier SW>File>New Design... Name: Test_Filter Type of Network: Analog/RF Network Schematic Design Template: S_Params Placer le bloc permettant de définir les variables explicitées précédemment : SW>Insert>Component>Component Library>Data Items>VAR Placer un filtre entre les deux ports de mesure : SW>Insert>Component>Component Library> Filters-Bandpass >BPF_Butterworth Renseigner ses paramètres de façon à ce que ce filtre joue le rôle de filtre de bande à l'entrée du récepteur RF. On choisira un ordre 5 et un coefficient de qualité à vide des résonateurs de 10000. S'assurer que les paramètres N, IL et Qu sont visibles. Régler les paramètres de la simulation et lancer l'analyse SW>Simulate>Simulate Observer les résultats dans le Data Display. Placer un nouveau graphe cartésien pour observer les adaptations entrée-sortie du filtre. Dans la fenêtre Schematic, utiliser la fonction SW>Simulate>Tuning… pour modifier les D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 2/16
  3. 3. ST4-CAS paramètres IL et Qu et vérifier leur impact sur les résultats de simulation. La boite de dialogue TuneControl devra être initialisée avec 'Simulate : After pressing Tune'. Il suffit alors de cliquer sur les paramètres à modifier pour les insérer dans la boite de dialogue. Pour plus de souplesse, on choisira l'option 'Details'. Sauvegarder le fichier de schématique SW>File>Save Sauvegarder le fichier de résultats DW>File>Save 3.2 - Etude des amplis Créer un nouveau fichier SW>File>New Design... Name: Test_Amp Type of Network: Analog/RF Network Schematic Design Template: HB1Tone Placer dans la fenêtre le bloc définissant les variables générales Placer un ampli entre la source et la charge : SW>Insert>Component>Component Library>System - Amps & Mixers>Amp L'amplificateur à simuler est un amplificateur faible bruit dont les caractéristiques sont les suivantes: Gain = 26 dB S11 = polar(0.33,0) S22 = polar(0.33,0) S12 = 0 NF = 0.9 Régler les paramètres de la simulation de façon à faire fonctionner l'amplificateur à la fréquence centrale de la bande et lancer l'analyse. Une fois celle ci terminée, observer les résultats dans le Data Display. Vérifier la structure du tableau de données Vout en utilisant la fonctionnalité Variable Info disponible dans la boite de dialogue “Advanced...” des graphes. Relier la dimension du tableau au nombre d'harmoniques spécifiées dans le contrôleur de simulation. Afficher les tableaux alphanumériques Vout et Mix. Que représentent t-ils ? Que pouvez vous dire des harmoniques utilisées pendant la simulation ? La mesure de cet amplificateur en fonction de la puissance d'entrée est possible avec le template HB1ToneSwptPwr (SW>Insert>Template...). Effectuer ce type d'analyse et observer le changement de la structure de Vout. Observer et analyser les données affichées dans le Data Display. D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 3/16
  4. 4. ST4-CAS Définir un point de compression à 1 dB (GainCompPower et GainComp) pour l'amplificateur. Celui ci est obtenu pour une puissance d'entrée de -20 dBm. Relancer l'analyse. Indexer la courbe “Transducer Power Gain” en fonction de la puissance disponible du générateur (RFpower) plutôt que de la puissance de sortie contenue dans le fondamental. Vérifier avec les markers que le point à 1 dB de compression a été correctement défini. On définit arbitrairement une zone de linéarité de l'amplificateur lorsque la réjection des harmoniques est supérieure à 58 dBc. Rechercher la puissance d'entrée maximum conduisant à un comportement linéaire. Comparer cette puissance à celle définissant le point à 1 dB de compression. L'écart entre les deux s'appelle le “backoff” en entrée (IBO Input Back Off). 3.3 - Etude des mélangeurs Ouvrir le fichier Test_Mixer.dsn contenant le mélangeur à étudier. Le mélangeur étudié ici est celui qui permet la première conversion de fréquence. Il faut donc initialiser les variables RFfreq, LOfreq, et IFfreq en conséquence. Analyser la structure du schéma et observer en particulier : les 2 sources RF et OL les paramètres visibles de la description du mélangeur les paramètres visibles du contrôleur de simulation Lancer l'analyse du circuit. Vérifier la composition du signal de sortie avec la fonctionnalité Variable Info. Observer le spectre du signal de sortie et corréler les amplitudes obtenues avec les paramètres du mélangeur. Que se passe t-il pour la fréquence image ? Afficher le plan de fréquence sur une liste alphanumérique et vérifier la cohérence avec les paramètres de la simulation. Rappeler la définition du facteur de bruit simple et double bande. Lequel est pertinent pour l'étude du récepteur ? Lequel est utilisé dans la description du mélangeur ? L'étude des tensions de bruit sort du cadre de cette étude. 4 - LE RECEPTEUR 4.1 - Reconstitution de la chaîne de réception Ouvrir le fichier receiver.dsn et reconstituer la topologie de la chaîne de réception en assemblant les différents circuits présents à l'écran de façon à obtenir une structure optimale. Les éléments nécessaires à ce travail pourront être le facteur de bruit, le gain, la linéarité des éléments actifs et la fréquence centrale, la bande passante et le temps de groupe pour les filtres. Les paramètres électriques du filtre SAW (Surface Acoustic Wave) devront être extraits des caractéristiques présentes à l'adresse http://www.vanlong.com/products/std140mhz.htm Une fois la topologie mise en place, il faut paramètrer les différents circuits pour satisfaire le plan de fréquence. Mettre des ports d'entrée et de sortie pour rendre ce circuit hiérarchique. Par convention on D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 4/16
  5. 5. ST4-CAS choisira : Port 1 : entrée du récepteur (antenne de réception) Port 2 : sortie du récepteur (deuxième fréquence intermédiaire) Port 3 : premier OL Port 4 : deuxième OL 4.2 - Mesure linéaire du récepteur Ouvrir le fichier S_receiver.dsn. Le récepteur placé entre les deux blocs Term (qui représentent les accès de l'appareil de mesure virtuel) est celui décrit dans le fichier receiver.dsn. Les deux sources de tension V_1Tone permettent la translation de fréquence dans le récepteur : Connectez les aux accès correspondants Initialiser les fréquences de ces sources de façon à permettre un fonctionnement correct du récepteur pour tous les canaux. La puissance délivrée aux mélangeurs doit être égale à 7 dBm L'analyse linéaire d'un mélangeur impose de figer le paramètre SS_Sideband à “UPPER”, “LOWER” ou “BOTH” pour permettre une conversion haute ou basse. Suivant le paramètrage effectué, la bande d'analyse (définie par le contrôleur de simulation) est translatée vers les fréquences supérieures ou vers les fréquences inférieures. Un mélangeur analogique produit théoriquement en sortie une infinité de produits d'intermodulation: Quels sont les mécanismes du contrôleur de simulation permettant de limiter les produits d'intermodulation à calculer ? Pour une conversion basse de fréquence, les fréquences générées sont dues à l'une des deux combinaisons soustractives suivantes, le choix étant effectué automatiquement par ADS : fRF - fLO lorsque fRF > fLO fLO - fRF lorsque fRF < fLO Les différentes fréquences mises en jeu dans le récepteur sont les suivantes: D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 5/16
  6. 6. ST4-CAS fRF définit la bande d'analyse et doit balayer le canal étudié dont la fréquence centrale est donnée par fN. Notons que la bande d'analyse ne doit pas être strictement égale à la largeur du canal étudié pour pouvoir observer la sélectivité introduite par les filtres. fLO1 est fixée par if1center et fN fLO2 est fixée par if1center et if2center 4.2.1 - La fonction de transfert Effectuer un balayage très large de façon à pouvoir observer la fonction de transfert du récepteur. Quel est le gain obtenu pour la fréquence centrale du canal étudié ? Discuter la concordance avec les paramètres électriques des éléments constitutifs. Quelle est la réjection observée pour les canaux immédiatement adjacents ? Vérifier également le fonctionnement correct du récepteur sur les canaux extrêmes (N=Nmin et N=Nmax). Valider le bloc Parameter Sweep présent dans la schématique de façon à cumuler l'analyse des 16 canaux. Vérifier que le comportement du récepteur est identique pour les 16 canaux. La conséquence immédiate est que la suite de l'analyse pourra être désormais effectuée sur un seul des 16 canaux (n'importe lequel). Les résultats obtenus seront transposables à l'ensemble des canaux. 4.2.2 - La fréquence image Pour chacun des canaux RF, donner l'expression des fréquences images du récepteur. Combien en trouvez vous ? A quoi sont elles dues ? Effectuer le calcul analytique pour le premier canal. Vérifier le résultat obtenu en paramètrant correctement le générateur. Que vaut la réjection de chacune de ces fréquences image? Commentaires 4.2.3 - Mesure du facteur de bruit Evaluer par un calcul Matlab, le facteur de bruit depuis l'entrée du récepteur jusqu'à la sortie du premier mélangeur. Commenter la cohérence entre ce résultat et celui obtenu par la simulation. 4.3 - Mesure budget du récepteur 4.3.1 - Mesure du gain petit signal Ouvrir le fichier BudAC_receiver.dsn Recopier la structure du récepteur dans la schématique. L'analyse budget stocke l'ensemble des tensions et des courants à tous les accès de chacun des D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 6/16
  7. 7. ST4-CAS éléments du récepteur. Pour que ces résultats soient ordonnés dans le sens de progression du signal, modifier les " tags " de chacun des éléments afin qu'ils respectent l'ordre alphabétique (A_BPFx, B_AMPy, etc …) Observer le paramètrage du contrôleur de simulation AC et les équations de mesure permettant d'obtenir l'évolution du gain linéaire le long de la chaîne, en extrayant l'information utile des résultats de mesure élémentaires. Le résultat de ces équations de mesure est exporté vers le dataset. Observer et commenter le résultat des 2 équations de mesure dans un Data Display. Porter une attention particulière à l'évolution du gain sur les premiers étages. Donner une explication qualitative. 4.3.2 - Evolution du facteur de bruit Ouvrir le fichier BudNoise_receiver.dsn Recopier la structure du récepteur dans la schématique. Mesurer l'évolution du facteur de bruit de la chaîne de réception. Afficher sous forme graphique et alphanumérique les résultats obtenus. Vérifier et commenter la cohérence avec un calcul Matlab effectué sur les 4 premiers étages. Attention: De façon rigoureuse le facteur de bruit est défini sur une charge 50 ohms. La charge utilisée par le simulateur est l'impédance d'entrée des étages aval. 4.3.3 - Puissances incidentes et réfléchies Ouvrir le fichier BudHBpwr_receiver.dsn L'objectif est ici de mesurer les puissances incidentes et réfléchies à l'entrée de chaque élément de la chaîne. Les équations de mesure exportent directement le résultat vers le dataset. Ouvrir le Data Display BudHBpwr_receiver qui contient l'information utile. Observer la structure des tableaux de données et la façon d'aller rechercher l'information. 4.3.4 - Compression du gain Ouvrir le fichier BudHBgain_receiver ADS évalue la compression du gain avec 2 simulations faites à deux niveaux de puissance : · le premier est supposé faire fonctionner la chaîne en régime linéaire et doit être fixé par l'utilisateur · le second est le niveau auquel on veut évaluer la compression. On prendra ici -60 dBm. Observer la façon utilisée pour faire fonctionner cette simulation et en particulier le sweep en puissance et l'équation de mesure dont vous détaillerez les paramètres. Ouvrir le Data Display Hbgainbudget qui contient les équations permettant d'extraire l'information utile. Observer la structure des tableaux de données et la façon d'aller rechercher l'information. Commenter les différents résultats obtenus. D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 7/16
  8. 8. ST4-CAS 5 - LE TRANSMETTEUR Dans la partie émission, les signaux multiplexés autour de 140 MHz doivent être transposés à fréquence haute (dans la bande 6400 - 6750 MHz) pour pouvoir être transmis. Le schéma de principe est celui d'une simple transposition suivie d'un étage de puissance filtré. Ouvrir le fichier HB_transmitter.dsn La fréquence de l'oscillateur local doit être paramétrée en fonction du numéro de canal choisi (de 1 à 16). Décrire cette relation avec une équation dans la variable lotx. Par la suite, on s'impose de travailler dans le canal 7. Préciser le rôle des deux filtres de Butterworth en paramétrant leurs caractéristiques (on choisira un ordre 5 pour les filtres plutôt que les deux paramètres caractéristiques des performances hors bande passante). Observer les paramètres du contrôleur de simulation et lancer l'analyse. Tracer le spectre de sortie sur un graphe cartésien et vérifier le fonctionnement correct de la transposition 6 - LE DUPLEXEUR Sur un même canal, on est amené à faire passer deux trains numériques de débits différents (32 Mbits/s pour la voie de données et 2Mbits/s pour la voie de service). Il faut donc multiplexer en fréquence les deux signaux. Cette opération nécessite un duplexeur. Le duplexeur est composé de deux filtres passe bande décalés en fréquence. En fonction du débit binaire de chacune des voies, du roll-off des filtres de Nyquist et du type de modulation utilisée, quelle est la bande de fréquence respective de chacun de ces deux filtres ? Dans un premier temps, le réglage de ces deux filtres s'effectuera séparément. D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 8/16 Figure 1 - Gabarit du duplexeur
  9. 9. ST4-CAS Le filtre utilisé pour la voie des données sera centré autour de fd =140 MHz. Le filtre utilisé pour la voie de service sera centré dans la sous bande inférieure laissée libre par la voie des données autour de la fréquence fs. Remarque : Le coefficient de roll-off a été choisi égal à 0.35 Calculer les fréquences fs, fls et fhs pour la voie de service Calculer les fréquences fd, fld et fhd pour la voie de données Les filtres utilisés sont des filtres de Tchebychev. Les résonateurs utilisés ont un coefficient de qualité infini. L'ondulation dans la bande vaut 0.5 dB. Dans ces conditions, la réjection des canaux adjacents et la réjection entre voie de service et voie de données ne dépend que de l'ordre des filtres. Ouvrir le fichier Test_Duplexer.dsn contenant les filtres et le banc de test associé. Régler les paramètres de façon à satisfaire la contrainte d'une réjection des canaux adjacents supérieure à 50 dB. Ceci peut se faire de façon rigoureuse à partir de la théorie des filtres ou de façon plus empirique à l'aide du simulateur (les bandes passantes seront définies à 3 dB). L'utilisation de marqueurs graphiques permet de connaître avec précision l'atténuation introduite à chaque fréquence. L'opération devra être répétée pour le filtre de service en satisfaisant la contrainte d'une réjection entre la voie de donnée et la voie de service supérieure à 35 dB. Quel est l'ordre des filtres ainsi obtenus ? 7 - LE MODULATEUR La transmission hertzienne des données numériques s'effectue avec une modulation de type 16 QAM. ADS autorise la simulation de circuits et de systèmes excités par des signaux complexes (par opposition aux fréquences pures utilisées jusqu'ici) à l'aide d'un moteur de simulation particulier, le simulateur d'enveloppe. La fonction de transfert des circuits et systèmes linéaires est analysée dans le domaine fréquence de façon exacte (AC et S Parameters simulation). ADS effectue un balayage en fréquence (Sweep) à très bas niveau. L'analyse des circuits et systèmes non linéaires impose l'emploi d'un autre type de simulateur : · Pour des signaux d'excitation quelconques et pas de contraintes sur le régime d'analyse on emploie un simulateur temporel de type Spice qui présente l'inconvénient d'être obligé d'échantilloner la porteuse ou même ses harmoniques. Le temps de calcul est alors souvent un obstacle. · Si on impose aux signaux d'excitation d'être relativement simples (description avec seulement quelques tons) et une analyse en régime établi, la Balance Harmonique permet un gain de temps très important par rapport à la solution précédente. · Un troisième type de simulateur permet alors de cumuler les avantages des deux premiers. On travaille dans le domaine temps sur le signal modulant , ce qui permet de traiter des signaux d'excitation complexes, et dans le domaine fréquence pour la porteuse. Ce simulateur s'appelle le simulateur d'enveloppe. Le simulateur d'enveloppe sera utilisé par la suite. Par souci de simplification nous ne travaillerons ici que sur la voie de données (32 Mbits/s). D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 9/16
  10. 10. ST4-CAS Ouvrir le fichier Modulator.dsn Vérifier l'initialisation les variables nécessaires à la simulation : DataRate= 32 MHz BitsperSym = 4 RollOff = 0.35 Ecrire l'équation reliant le débit symbole (SymbolRate) aux variables précédentes. En déduire l'expression de DataBW, la variable associée à la bande de transmission. Analyser le principe de génération du signal 16QAM. Vous vérifierez en particulier que le modulateur est attaqué par deux trains à quatre niveaux, décorrélés entre eux. Quels sont les paramètres fixant ces niveaux ? Quels sont les paramètres fixant la longueur et la composition des séquences pseudo aléatoires. Fixer les paramètres de la simulation pour que le modulateur délivre bien un signal 16QAM à 140 MHz avec un débit de 32Mbits/s. Lancer la simulation d'enveloppe. Créer un Data Display pour analyser les résultats. Vérifier la composition des structures de données. 7.1 - Les signaux temporels Afficher sur une liste alphanumérique les tensions V1 et V2 et analyser leur composition. En déduire la syntaxe permettant d'isoler la partie significative. Afficher ces parties significatives sur deux graphes cartésiens distincts. Vérifier graphiquement que les signaux composites Ibb et Qbb sont corrects. Le filtre de Nyquist introduit un retard ne permettant pas de superposer directement les signaux filtrés et non filtrés (V2 et Ibb par exemple). Utiliser les 2 axes des abscisses pour afficher V2 retardé et Ibb sur un même graphe (sur quelques temps symbole) pour vérifier l'effet du filtrage. 7.2 - Les spectres Le simulateur d'enveloppe calcule les signaux dans le domaine temps à toutes les fréquences d'analyse spécifiées par le contrôleur de simulation. Par conséquent, en fonction de la syntaxe utilisée, on peut observer : · l'évolution temporelle du signal à une fréquence fixée · le spectre du signal à un temps fixé Tracer l'évolution temporelle de la tension de sortie du modulateur à 140 MHz. La fonction fs permet d'effectuer la transformée de Fourier d'un signal temporel pour en donner sa représentation spectrale. Utiliser cette fonction pour visualiser le contenu spectral du signal autour de 140 MHz. Remarque : La transformée de Fourier utilisée dans la fonction fs doit travailler avec un nombre de points égal à une puissance de 2. Le nombre de points utilisé par la simulation vaut : D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 10/16
  11. 11. ST4-CAS Npoints = int(Stop/Step) La bande de fréquence occupée correspond t-elle à la théorie ? Remarque : Utiliser l'aide en ligne pour étudier les paramètres de la fonction fs. Effectuer la même opération en court circuitant les filtres de Nyquist. Que devient la bande de fréquences ? 7.3 - Diagramme de l'œil, trajectoires et constellations Utiliser la fonction eye pour tracer le diagramme de l'œil. Placer un marker pour déterminer l'instant d'échantillonnage optimum. Commentaires. Modifier les paramètres de la simulation pour pouvoir l'obtenir. Tracer Qbb en fonction de Ibb pour visualiser la trajectoire dans le plan complexe des voies I et Q. Utiliser la fonction constellation pour échantillonner cette trajectoire. Porter une attention particulière à la période d'échantillonnage et surtout au délai initial. Ce dernier pourra être lié dynamiquement avec l'instant d'échantillonnage optimum défini à partir du diagramme de l'œil. Observer le résultat obtenu à l'instant optimum. Visualisez qualitativement la dégradation introduite par un instant d'échantillonnage non optimum. Donnez votre avis sur les premiers points utilisés pour le tracé de l'œil et de la constellation. L'impact sur les graphiques obtenus est il important ? Si oui comment remédier à ce problème ? 8 - LA LIAISON COMPLETE Nous allons étudier successivement les modifications introduites par les différents éléments de la chaîne sur le spectre issu du modulateur (niveau de puissance et largeur de spectre). Créer une copie du fichier Modulator SW>File>Save As… Link 8.1 - Spectre du signal modulé Lancer directement la simulation pour créer le dataset Link.ds Créer un nouveau Data Display. Définir la variable Mod_Spectrum contenant le spectre du signal modulé (on n'utilisera la de fonction de fenêtrage de Kaiser). Mesurer la puissance contenue dans le spectre avec la fonction spec_power (il peut être pratique d'utiliser des bornes d'intégration dynamiques à l'aide des markers). Commentaires. 8.2 - Spectre du signal après amplification Rajouter le circuit transmitter et un oscillateur local (P_1Tone) de puissance 7 dBm permettant de le faire fonctionner. Modifier le contrôleur de simulation en conséquence. Pour des raisons de rapidité de calcul, on ne prendra en compte chacune des fréquences d'excitation indépendantes à l'ordre 1. Vérifier que le circuit transmitter ne possède pas de non linéarités. D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 11/16
  12. 12. ST4-CAS Vérifier que les points de test possèdent bien une étiquette. Lancer à nouveau l'analyse. Définir la variable Tx_Spectrum contenant le spectre du signal après amplification. Mesurer la puissance contenue dans ce spectre. Commentaires. Modifier le dernier ampli de puissance en lui associant un Psat=36 dBm, Gcomp=5 dB et P1dB=31 dBm, tous trois définis en sortie. Relancer l 'analyse et observer la modification du spectre de sortie. Commentaires. Mesurer la puissance intégrée dans le canal adjacent. En déduire l'Adjacent Channel Power Ratio qui représente la différence entre la puissance intégrée dans le canal utile et celle intégrée dans le canal adjacent. 8.3 - Spectre du signal après canal de propagation On introduit un atténuateur entre le transmetteur et le récepteur qui représente les pertes de propagation (affaiblissement en espace libre et atténuation atmosphérique) sur les 45 km de la liaison. On considère que les deux antennes sont identiques, et associées à leur feeder , présentent un gain global de 12 dB. Ajuster la valeur de l'atténuateur correspondant à la situation ci dessus et visualiser le spectre du signal modulé en sortie du canal de propagation. Commentaires. 8.4 - Spectre du signal après réception Modifier le contrôleur de simulation et visualiser le spectre du signal modulé en sortie du récepteur. Vérifier que l'on retrouve le gain du récepteur simulé antérieurement. Ajouter un démodulateur (Demod_IQ) et visualiser la forme d'onde temporelle du signal démodulé (voie I ou Q). Dans le Data Display, recréer le signal complexe Vout en utilisant la fonction “cmplx”. Tracer la trajectoire de ce signal. Que peut on observer ? Créer un graphe pour pouvoir déplacer un marker sur une dynamique de -90° à +90°. Créer le signal Vout2, la version déphasée du signal de sortie Vout. La phase sera asservie au marker précédent. Rechercher la valeur de déphasage permettant d'obtenir une trajectoire conforme à l'allure théorique. Tracer le diagramme de l'œil et en déduire l'instant optimum d'échantillonnage. Tracer la constellation. Vérifier qu'après inversion, remise à l'échelle et décalage temporel, on retrouve bien le signal d'entrée. 9 - CONCLUSION Une chaîne de réception se caractérise par plusieurs grandeurs électriques reliées entre elles: gain, facteur de bruit, sensibilité, bande du signal modulé, plancher de bruit, rapport signal à bruit et niveau de signal à l'entrée du démodulateur auxquelles, de façon rigoureuse, il faut rajouter les caractéristiques de compression peu abordées dans cette étude. Faites un bilan chiffré des performances de la chaîne étudiée. D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 12/16
  13. 13. ST4-CAS ANNEXE D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 13/16
  14. 14. ST4-CAS D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 14/16
  15. 15. ST4-CAS D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 15/16
  16. 16. ST4-CAS D. Courivaud, C. Berland Groupe ESIEE Paris 16/16

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