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Rapport tp4 diabang ,pape moussa fall et maguette mbacké

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Module électronique des télécoms.
Dans ce TP, l’objectif est de concevoir un modem utilisant la modulation de fréquence appelé FSK. La boucle
à verrouillage de phase sera le principal composant utilisé dans l’implémentation électrique du modem.
Outils : NI Multisim.

Publié dans : Technologie
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Rapport tp4 diabang ,pape moussa fall et maguette mbacké

  1. 1. UCAD/ESP/DGI TP4 Master 1 TR 2015-2016 TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 Page 1 UCAD/ESP/DGI/MASTER 1_TR [2015-2016] Professeur : Mr Ousmane Sadio RAPORTEURS Cheikh Tidiane Diabang Papa Moussa Fall Maguette Mbacké 1°/ Conception d’un modulateur FSK La modulation FSK (Frequency Shift-Key) ou F.M. (Frequency Modulation), très souvent employé en VHF (Very Hight Frequencies) ou en UHF (Ultra Hight Frequencies) pour la transmission des signaux audio, consiste à utiliser une porteuse dont la fréquence varie en fonction du signal modulant. Son principe, consiste à garder l'amplitude de la porteuse constante mais à faire varier sa fréquence. Les techniques de modulations de fréquence font appel à des opérateurs électroniques nommés VCO (Voltage Controlled Oscillator ou Oscillateur Contrôlé en Tension). Néanmoins, nous pouvons citer deux techniques très répandues : MODULE ELECTRONIQUE DES TELECOMS SIMULATION
  2. 2. UCAD/ESP/DGI TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015 -La première, utilisée en BF (jusqu'à plusieurs dizaines d intégrés), est fondée sur l'emploi condensateur jusqu'à une tension de réfé tension (VCCS). Lorsque la tension du condens condensateur est déchargé et l'opération recommence -La seconde technique, employée en HF (typiquement VHF et UHF), repose sur un oscillateur LC quasi sinusoïdal. appelée VARICAP ou varactor, qui fonction de la tension inverse de diode. modifiée en fonction de la tension inverse Le montage d’un modulateur FSK XWG1 : A pour rôle de générer des séquences binaires représentatives de l moduler ; POWERVCO : Permet de gén XSC1 : L’oscilloscope permettant de visualiser le signal binaire et le signal modulé. Après simulation nous avons eu à enregistrer les signaux suivants TP4 Master 1 TR 2015 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 , utilisée en BF (jusqu'à plusieurs dizaines de MégaHertz dans les ci intégrés), est fondée sur l'emploi d'oscillateur à relaxation et consiste à charger un condensateur jusqu'à une tension de référence à l'aide d'une source de courant commandée en tension (VCCS). Lorsque la tension du condensateur atteint la tension de référence, le condensateur est déchargé et l'opération recommence ; employée en HF (typiquement VHF et UHF), repose sur un cillateur LC quasi sinusoïdal. Le condensateur employé est en fait une diode spéc pelée VARICAP ou varactor, qui polarisée en inverse, présente une capacité varia fonction de la tension inverse de diode. La fréquence de résonance de l'oscillateur est fonction de la tension inverse appliquée à la diode VARICAP. un modulateur FSK peut être modélisé comme suit : ôle de générer des séquences binaires représentatives de l’ Permet de générer un signal porteur, qui sera appliqué au signal binaire oscilloscope permettant de visualiser le signal binaire et le signal modulé. simulation nous avons eu à enregistrer les signaux suivants : Master 1 TR 2015-2016 Page 2 MégaHertz dans les circuits consiste à charger un courant commandée en de référence, le employée en HF (typiquement VHF et UHF), repose sur un Le condensateur employé est en fait une diode spéciale, polarisée en inverse, présente une capacité variable en La fréquence de résonance de l'oscillateur est ’information à un signal porteur, qui sera appliqué au signal binaire ; oscilloscope permettant de visualiser le signal binaire et le signal modulé.
  3. 3. UCAD/ESP/DGI TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015 En rouge : le signal binaire fourni par le générateur XWG1 séquence initial (100111101011) En bleu le signal modulé (sortie du p Par suite, nous allons répondre aux questions posées -expliquons, comment se fait l’assignation des valeurs (Vo t) et de la source de tension contrôlée par Les paramètres décrits précédemment sont assignés en faisant un double click sur le POWERVCO, ensuite au niveau de l suivante : TP4 Master 1 TR 2015 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 le signal binaire fourni par le générateur XWG1, dont nous avons 01011). En bleu le signal modulé (sortie du powervco). nous allons répondre aux questions posées dans cette partie. fait l’assignation des valeurs de (C ), de la tension de sortie ) et de la source de tension contrôlée par un courant B2. Les paramètres décrits précédemment sont assignés en faisant un double click sur le POWERVCO, ensuite au niveau de l’onglet value, cliquer sur Edit model, où l Master 1 TR 2015-2016 Page 3 ons visualisé sa ), de la tension de sortie Les paramètres décrits précédemment sont assignés en faisant un double click sur le onglet value, cliquer sur Edit model, où l’on a la fenêtre
  4. 4. UCAD/ESP/DGI TP4 Master 1 TR 2015-2016 TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 Page 4 C’est dans cette fenêtre que les assignations sont faites. Ainsi, (C ) = V (err) < 100mV ? 0 : = V (err) > 5 ? 5 : V (err) B2 = (Vosc >2.5) ? 400p * Fmin + 400p [(Fmax-Fmin)/(5 :0)]V(C ) Ces expressions sont assimilables à un langage de programmation, avec l’utilisation des opérateurs ternaire. - La fréquence de sortie étant proportionnelle au courant B2 d’un facteur de 400p, donnons alors les valeurs de f0 et de 0 ; Cela équivaut à : Fs = (1/400P)*B2 Alors en remplaçant B2 dans l’expression de Fs précédente on a : Fs = Fmin + [(Fmax-Fmin)/5] * V(C ) Or en théorie on avait : Fs = f0 + k0* V(C ) ; Donc par identification : f0 = Fmin = 1070Hz et k0 = [(Fmax-Fmin)/5] = [(1270-1070)/5] = 40 Hz/V -Comment allons-nous paramétrer min, m et o t pour obtenir une modulation FSK (1070Hz, 1270Hz) avec une tension de sortie de 0.5V. Pour ce faire on agit sur l’expression du courant B2, on changeant la condition Vosc > 2.5 en Vosc > 0.5 et en divisant les Fmin et Fmax par 5. Soient Fmin=1070/5=214Hz , Fmax=1270/5=254Hz -La visualisation s’est fait à la page 3.
  5. 5. UCAD/ESP/DGI TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015 2°/ Conception d Comme indiqué au niveau du TP, nous allons verrouillage de phase) pour concevoir le démodulateur FSK. Les boucles à verrouillage de phase (Phase asservissement de phase, ont été inventées par De Bellescize en 1932 pour faire d détection synchrone. La mise en œuvre de ce principe était délicate compt de l'époque, ce qui explique que sa généralisation ait dû attendre Après l'apparition des circuits intégrés, l'utilisation des boucles étendue de façon considérable dans tous les domaines des télécommunications, des mesures, etc … On peut distinguer deux types d'applications : − L'utilisation de la boucle de phase comme filtre passe exemple, pour récupérer un signal porteur noyé dans du bruit. − L'utilisation de la boucle de verrouillage de phase comme m cas de certains synthétiseurs de fréquence. Ainsi le second cas est celui dont on a fait l permet de faire en sorte que les fréquences des comparateur de phase soient identiques, les différentes. -Le montage d’un démodulateur FSK TP4 Master 1 TR 2015 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 Conception d’un démodulateur FSK Comme indiqué au niveau du TP, nous allons utiliser le PLL (Phase Locked Lo pour concevoir le démodulateur FSK. Les boucles à verrouillage de phase (Phase-Locked Loops ou PLL) ou encore boucles à asservissement de phase, ont été inventées par De Bellescize en 1932 pour faire d synchrone. La mise en œuvre de ce principe était délicate compte tenu des moyens ce qui explique que sa généralisation ait dû attendre les progrès Après l'apparition des circuits intégrés, l'utilisation des boucles à verrouillage de phase s'est étendue de façon considérable dans tous les domaines des télécommunications, des mesures, On peut distinguer deux types d'applications : ation de la boucle de phase comme filtre passe-bande très étroit. C'est le cas, par exemple, pour récupérer un signal porteur noyé dans du bruit. L'utilisation de la boucle de verrouillage de phase comme multiplieur de fréquence. C'est ains synthétiseurs de fréquence. dont on a fait l’étude dans notre rapport. Et que spécifiquement il n sorte que les fréquences des signaux appliqués sur les deux e phase soient identiques, les phases de ces deux signaux pouvant être modulateur FSK sans comparateur peut être modélisé comme suit Master 1 TR 2015-2016 Page 5 le PLL (Phase Locked Loop ou boucle à PLL) ou encore boucles à asservissement de phase, ont été inventées par De Bellescize en 1932 pour faire de la e tenu des moyens les progrès de la technologie. à verrouillage de phase s'est étendue de façon considérable dans tous les domaines des télécommunications, des mesures, très étroit. C'est le cas, par ultiplieur de fréquence. C'est le t que spécifiquement il signaux appliqués sur les deux entrées du phases de ces deux signaux pouvant être être modélisé comme suit :
  6. 6. UCAD/ESP/DGI TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015 Suivant les données du TP, les paramètres du PLL sont -Ainsi, le signal observé à la sortie du PLL TP4 Master 1 TR 2015 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 Suivant les données du TP, les paramètres du PLL sont : é à la sortie du PLL se présente comme suit : Master 1 TR 2015-2016 Page 6
  7. 7. UCAD/ESP/DGI TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015 En rouge : le signal binaire fourni par le générateur XWG1 En bleu le signal modulé (sortie du p En vert, le signal à la sortie du PLL Dans ce schéma nous voyons pa 0 suivi d’un bit à 1 ou vice versa phase, mais leur amplitude reste constante. Donc on peut extraire l’information binaire à partir de l -Utilisons un filtre RC de -60dB Hz pour retrouver une allure proche - Observons le signal obtenu après filtrage En plus des signaux visualisés précédemment, nous avons visualisé filtre, matérialisé par le signal jau Alors, on note que le signal obtenu à la sortie du filtre est loin d d’origine ; par contre moins chargé que le signal à la sortie du PLL. Dès lors la reconstitution peut se faire en se basant s  si ɛ = Ve - Vref > 0V => sortie=V  si ɛ = Ve - Vref < 0V => sortie=V TP4 Master 1 TR 2015 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 le signal binaire fourni par le générateur XWG1 En bleu le signal modulé (sortie du powervco). e signal à la sortie du PLL. parallèlement avec le générateur de bit, que lorsqu un bit à 1 ou vice versa, il est matérialisé à la sortie du PLL par un changement de ais leur amplitude reste constante. information binaire à partir de l’allure du signal à la 60dB (c'est-à-dire filtre d’ordre 3) et de fréquence de coupure 723 Hz pour retrouver une allure proche de la théorie. après filtrage : (circuit et schéma représentatif) En plus des signaux visualisés précédemment, nous avons visualisé le signal à la sortie du signal jaune. Alors, on note que le signal obtenu à la sortie du filtre est loin d’être identique au signal chargé que le signal à la sortie du PLL. Dès lors la reconstitution peut se faire en se basant sur la différence de tension. > 0V => sortie=V+ alim=5Vbit 1 0V => sortie=V- alim=0Vbit 0 Master 1 TR 2015-2016 Page 7 que lorsqu’on a un bit à par un changement de allure du signal à la sortie du PLL. et de fréquence de coupure 723 circuit et schéma représentatif) le signal à la sortie du être identique au signal ur la différence de tension.
  8. 8. UCAD/ESP/DGI TP4 électronique des télécoms Master 1 TR 2015 -Ainsi pour une nette reconstitution, n L’observation sur un même oscilloscope démodulé avant son entrée au comparateur et enfin le signal reconstitué Nous voyons que le signal fourni par le gé du comparateur. Et que l’on a aussi visualisé les différentes formes a avant sa reconstitution. Ici Vref est obtenu en appliquant u R=10kΩ et Rv = 1kΩ. D’où, comme relater plus haut, les boucles à permet de faire en sorte que les fréquences des comparateur de phase soient identiques TP4 Master 1 TR 2015 électronique des télécoms Master 1 TR 2015-2016 Ainsi pour une nette reconstitution, nous allons appliquer un comparateur à sur un même oscilloscope du signal d’origine, du signal modulé, son entrée au comparateur et enfin le signal reconstitué donne signal fourni par le générateur est identique au signal obtenu on a aussi visualisé les différentes formes adoptées par tenu en appliquant un diviseur de tension : Vref = [Rv / (Rv – comme relater plus haut, les boucles à verrouillage de phase dans notre application n sorte que les fréquences des signaux appliqués sur les deux e phase soient identiques. Master 1 TR 2015-2016 Page 8 ons appliquer un comparateur à la sortie du filtre. signal modulé, du signal donne : au signal obtenu à la sortie doptées par le signal – R)]*Valim. e phase dans notre application signaux appliqués sur les deux entrées du

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