IMA5 2018/2019 P18
Sommaire
Présentation générale
Description
Cet article décrit le fonctionnement et la réalisation pratique d'un émetteur et récepteur à modulation de fréquence pour la bande de radiodiffusion commerciale de 88 MHz à 108 MHz.
Objectifs
L'objectif du projet est de réaliser à moindre coût un système de radio-diffusion dans la bande des très hautes fréquences ( very high frequency/VHF ).
Le système à réaliser doit être le plus performant possible en termes de qualité de signal ( rapport signal/bruit le plus faible possible ) mais doit aussi permettre d'effectuer une radiodiffusion de longue distance.
- Concevoir l'architecture du système FM, effectuer les calculs permettant la mise en oeuvre d'une solution efficace.
Simuler les différents étages du système ( avec des incertitudes quant au niveau de puissance émis et reçu par les antennes ... ). Réalisation du récepteur et émetteur FM. Effectuer les éventuels ajustement nécessaires ( bobines à resserer, transistors à changer, capacités ajustables... à ajuster etc) Tester la portée de l'émetteur/récepteur.
Préparation du projet
Choix techniques
La bande que nous avons choisi d'utiliser pour réaliser notre système FM est la bande de radio-diffusion des stations de "radio" dans laquelle a priori nous n'avons pas le droit d'émettre - la puissance émise doit être limitée à 50nW. Le spectre de fréquence est en effet une ressource rare et convoitée qui doit être partagée entre tous les acteurs des radio-diffusions ( GPS, Wifi, usage militaire, Radio FM...). Il est donc interdit d'émettre des ondes dans certaines bandes de fréquences afin de pas perturber le trafic.
Cependant, le choix que nous avons fait est motivé par des considérations pratiques de réalisation du projet. Dans la mesure où si nous avions utilisé la bande 144 Mhz ( désignée aussi par sa longueur d'onde : bande des 2 mètres ) qui est réservée à l'usage des radioamateurs, il aurait été plus difficile de tester séparément l'émetteur et le récepteur. En effet si l'émetteur est défectueux, il sera difficile de tester le bon fonctionnement du récepteur si aucune onde n'est émise dans la bande des 144 Mhz.Or nous savons que dans la bande 88Mhz 108Mhz, nous pouvons aisément testé le récepteur ( puisque les grandes stations émettent en continu ) et l'émetteur ( en émettant à une fréquence intermédiaire entre deux stations ).Du reste, il sera intéressant de comparer notre système de réception avec les radios commerciales; d'abord à l'écoute en comparant la pureté des signaux, ensuite en effectuant l'analyse des signaux démodulé à l'oscilloscope.
Liste des tâches à effectuer
Ce projet s'articulera autour de 5 grandes tâches à réaliser :
- Conception de l'architecture de l'émetteur et du récepteur
- Calculs des composants pour chaque fonction électronique
- Simulation des divers étages électroniques
- Réalisation du prototype de l'émetteur/récepteur
- Ajustements du système
Architecture à définir.
Recherche des étages électroniques permettant de réaliser les fonctions requises.
Faire l'analyse des circuits, en comprendre le fonctionnement global pour y faire les ajustements nécessaires.
Simulation des divers étages électroniques ( avec les incertitudes de montage, sur les composants, par exemple avec la tolérance des capacités etc. )
Réaliser le montage, en testant étage par étage les différentes fonctions.
Tester la portée de l'émetteur/récepteur ( limite de fonctionnement du système... )
Eventuellement ajuster le système pour augmenter cette portée ( antenne, amplification du signal modulé )
Réalisation du Projet
Semaine 1
Architecture + solutions recherchées ( modulation am, modulation fm). Synoptique à télécharger Exemple de système fonctionnant ( matériel obsolète, recherche de nouvelles solutions... )
Semaine 2
recherche de fonctions électroniques.
Analyse des différents composants complexes du système ( mélangeur, changeur de fréquence, limiteur, filtre FI et céramique, choix de l'antenne, oscillateurs vs PLL, amplification, filtre d'entrée etc.) Dimensionnement des composants, calculs et autre à effectuer. Recherche de solutions permettant d'effectuer des ajustements rapides sur le montage fini ( condos variable, transformateur FI)
Semaine 3
Schémas des systèmes. Explication détaillée des différents points délicats de certains étages du circuit ( cf accord filtre:oscillateur et le bloc pour le détecteur à quadrature) Filtre LC : expliquer le principe. Filtre Céramique: idem. ampli : préaccentuation. Fonctionnement de l'oscillateur de Clapp coté récepteur, Fonctionnement de l'oscillateur côté émetteur : signal modulant dont l'amplitude joue sur le varactor, en conséquence la fréquence du signal oscillant va être légèrement modifié... Système robuste ? à vérifier héhé discussion sur les filtres d'entrée : risque pour ajuster et correctement accordé le circuit de réception.
Choix des composants, risque sur la tolérance ( système performant malgré la tolérance, parfois 20 % ! Partiellement compensé par les condensateurs ajustables.)
