TP d`introduction aux télécommunications Présentation du TP

INSA de TOULOUSE 3ème année MIC
Département STPI Année 2012-2013
TP d'introduction aux télécommunications
Présentation du TP
I] Les objectifs pédagogiques :
L'objectif premier de ce TP est de conforter les connaissances théoriques acquises lors des séances de cours
et de TD de télécommunications :
●Connaissances sur la modulation d'amplitude : principe de fonctionnement et analyse spectrale des
signaux modulés.
●Connaissances sur la démodulation d'amplitude : compréhension et mise en oeuvre du dispositif de
démodulation par détection d'enveloppe.
Un deuxième objectif est de faire acquérir à l'étudiant des compétences pratiques en électronique.
●Prise en main du matériel utilisé en électronique (GBF, oscilloscope, sonde d'oscilloscope ...)
●Compétences concernant le dimensionnement et la mise en oeuvre de petits circuits simples à base
d'amplificateurs opérationnels.
II] Les prérequis :
Pour suivre avec profit ces TP de télécommunications, il est nécessaire d'avoir assisté aux cours et aux
travaux dirigés de cette même matière. Il y a également un prérequis en matière des compétences en
électronique : avoir assisté à l'enseignement d'électronique en 2ème année MIC.
Les étudiants recrutés extérieurs qui n'auraient pas suivi la deuxième année MIC devront se remettre
partiellement à niveau sur certains concepts d'électronique (montages simples à base d'amplificateurs
opérationnels, notion de fonction de transfert ...). C'est pourquoi, nous conseillons à ces étudiants de se
mettre en binôme avec un étudiant issu de la 2MIC.
III] Déroulement des séances :
La durée totale du TP est de 4 séances. Chaque binôme consacrera 2 séances à la partie émission et 2 séances
à la partie réception. La moitié des binômes commencera par la partie émission et l'autre moitié par la partie
réception. A la fin des séances 2 et 4, une mise en commun aura lieu. Chaque binôme émission s'associera
avec un binôme réception afin de faire fonctionner la chaîne de transmission complète. Le tableau n°1
indique le planning prévisionnel des 4 séances.
Groupe complet = 24 étudiants = 12 binômes
Binômes 1 à 6 Binômes 7 à 12
Séance 1 Partie émission Partie réception
Séance 2 Partie émission Partie réception
Séance 3 Partie réception Partie émission
Séance 4 Partie réception
Evaluation
Partie émission
Evaluation
Tableau 1 : déroulement des 4 séances de TP.
IV] Evaluation :
Ce TP d'introduction aux télécommunications est évalué de deux manières :
1) Par un compte-rendu de TP manuscrit :
Chaque binôme doit rendre son compte rendu à la fin de la séance 4, au moment de l'interrogation orale. Ce
compte-rendu représente 50% de la note de TP. Vous devez le rédiger au fur et à mesure des séances.
Chaque fois que vous obtiendrez un résultat ou une courbe intéressante, vous devrez le consigner par écrit
dans votre compte-rendu. Lors de la correction, il sera tenu compte des points suivants :
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Mise en
commun
Mise en
commun

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●qualité/propreté de la présentation,
●qualité, clarté et concision des explications fournies,
●qualité des schémas électroniques proposés (schémas complets, valeurs de tous les composants
indiquées ...),
●dimensionnement judicieux des différents composants de chaque circuit,
●qualité des courbes présentées (axes bien identifiés, échelles horizontale et verticale bien précisées
...),
●qualité des analyses et interprétations que vous faîtes à partir des courbes relevées.
2) Par une interrogation orale de chaque binôme :
Cette interrogation compte pour 50% de la note de TP, et elle se situe en fin de séance 4. Sa durée sera
d'environ 10 minutes par binôme. L'enseignant tiendra compte des points suivants :
●avancement du projet,
●maîtrise du matériel de TP (oscilloscope, GBF, ...),
●connaissance de la maquette,
●connaissance des concepts liés à la modulation d'amplitude.
NB : si l'enseignant constate une grosse différence de niveau et/ou de travail fourni entre les deux étudiants
au sein d'un même binôme, alors il se réservera la possibilité de distinguer les deux notes.
V] Cahier des charges :
On désire transmettre un signal modulé en amplitude à porteuse conservée. La transmission s'effectuera à
travers un câble coaxial. Les caractéristiques de la modulation sont les suivantes :
●Le signal informatif (= signal modulant) est un signal sonore dont le spectre s'étend de 100Hz à
10kHz.
●La valeur efficace de m(t) est supposée égale à 770 mV. Nous allons supposer durant la majeure
partie du TP que le signal m(t) sera sinusoïdal, de fréquence comprise entre fmin=100 Hz et
fmax=10kHz. Ce signal sera délivré par un GBF. Ce n'est qu'en toute fin de TP, lorsque toute la chaîne
de transmission sera en état de fonctionnement, que l'on remplacera le signal m(t) par un signal
audio réel issu d'un PC ou d'un lecteur MP3.
●La fréquence du signal de porteuse est imposée à fp = 100 kHz.
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TP d'introduction aux télécommunications
Partie Emission
I] Description du dispositif d'émission :
Figure 1 : schéma synoptique de la partie émission
La partie émission est composée de 4 cartes électroniques (voir schéma figure 1). Les schémas électriques de
ces 4 cartes se trouvent en salle de TP, ou sinon, vous pouvez les télécharger à l'adresse suivante :
http://www.lattis.univ-toulouse.fr/~acco/acco_wiki/doku.php?id=hard:tp_systemes_telecom:2010_11:accueil
Chacune de cartes de la partie émission joue un rôle bien défini, présenté dans le tableau ci-dessous.
N° de
carte
Nom de la carte Fonction réalisée par la carte : Signal obtenu en sortie de carte :
1) Emet_Modulant_V2 Mettre en forme le signal informatif :
- filtrage de m(t),
- amplification de m(t),
- ajout d'une composante continue.
s1t = AK⋅mt
2) Emet_Osc_V3 Génération du signal de porteuse
sinusoïdale.
pt=P0 ⋅cos2⋅fp ⋅t
3) Multiplieur_V2 Multiplier le signal issu de la carte n°1
avec la porteuse issue de la carte n°2.
s3t=G⋅s1t⋅pt
(G = gain du multiplieur)
4) Emet_puissance_V2 Convertir le signal modulé s3(t) en un
signal lumineux infra-rouge.
Tableau 2 : présentation des 4 cartes de la partie émission.
Remarque importante :
Pour une raison de clarté pédagogique, mais aussi de manque de temps, nous ne traiterons pas la partie
transmission optique infra-rouge. Par conséquent, la carte n°4 ne sera pas étudiée ni utilisée. Le signal
modulé AM sera directement prélevé en sortie de la carte n°3, et sera envoyé vers le récepteur via un cable
coaxial.
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Carte n°1
Traitement
du signal
informatif
oscillateur
x
GBF
m(t)
Signal
modulant
Carte n°2
Carte n°3
Multiplieur
s1(t)
p(t)
s3(t)Commande
diode IR
Carte n°4
Banc optique
Faisceau lumineux
infra-rouge

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II] Travail à réaliser :
II.1) Câblage et test de la carte n°2 - génération du signal de porteuse :
La première condition pour réaliser une modulation d'amplitude est de disposer d'un signal de porteuse. C'est
pourquoi nous allons commencer par câbler la carte n°2. Sur cette carte, trois circuits différents permettent
de générer un signal de porteuse. Parmi ces trois circuits, nous choisirons d'utiliser l'oscillateur à quartz
associé à un compteur. C'est en effet le procédé qui permet d'obtenir la meilleure précision sur la fréquence
de porteuse. Le qartz oscille à une fréquence fQ = 64MHz. En sortie du compteur, nous obtiendrons plusieurs
signaux carrés. Nous sélectionnerons l'un d'entre eux, puis nous le filtrerons pour obtenir un signal de
porteuse sinusoïdal.
E1] Câbler l'oscillateur à quartz. On choisira C6 = C7 = 33 pF, et R10 = 1 MΩ.
E2] Observer à l'oscilloscope les signaux obtenus en sortie du compteur (pattes Q3, Q4 et Q5). Quelles sont
les fréquences respectives de ces trois signaux ?
E3] Placer le cavalier K3 de manière à sélectionner parmi les trois signaux celui dont la fréquence est égale à
100 kHz. Vous devez alors obtenir en sortie de K3 un créneau à 100 kHz.
E4] Placer correctement le cavalier K2 de manière à transmettre le signal créneau en entrée de la résistance
R7.
E5] L'ensemble {R7, L1, C2} constitue un filtre passe-bande qui sert à isoler la raie fondamentale dans le
spectre fréquentiel du signal créneau.
On choisit R7 = 1 kΩ.
Déterminer un couple de valeurs adéquat pour L1 et C2, de manière à ce que le circuit bouchon {L1, C2} soit
résonnant à fp = 100 kHz.
NB : on choisira pour L1 une self-inductance réglable, disponible en salle de TP.
E6] Observer à l'oscilloscope le signal obtenu en sortie du filtre passe-bande {R7, L1, C2}. Normalement, si
votre circuit bouchon {L1, C2} est correctement accordé, vous devriez obtenir un signal quasi sinusoïdal et
très peu distordu.
E7] L'amplificateur opérationnel ICIB est inséré dans un montage non-inverseur. Déterminer les résistances
R2 et R3 de manière à ce que le signal de sortie ait une amplitude égale à 5 V. A l'aide de l'oscilloscope,
vérifier que le signal de porteuse obtenu en sortie de la carte n°2 est correct (bonne allure sinusoïdale et
bonne fréquence).
II.2) Câblage et test de la carte n°3 – carte multiplieur :
La carte multiplieur, comme son nom l'indique, sert à multiplier le signal informatif mis en forme et le signal
de porteuse. Le but final est d'obtenir en sortie de cette carte le signal modulé en amplitude. Sur la carte n°3,
trois multiplieurs différents sont disponibles. Parmi ces trois multiplieurs, nous choisirons le multiplieur
intégré de type AD633.
La relation entrée/sortie du multiplieur AD633 est la suivante :
W=G⋅[ X1−X2]⋅[Y1−Y2]Z
(1)
où
●X1, Y1, X2, Y2 et Z désignent les signaux d'entrée du composant,
●W désigne le signal de sortie,
●G désigne le gain du multiplieur (exprimé en V-1).
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Dans un premier temps, tant que la carte n°1 n'est pas opérationnelle, nous allons câbler et tester le
multiplieur selon le schéma indiqué sur la figure 2. Ceci nous permettra d'observer et d'étudier l'allure d'un
signal modulé en amplitude à porteuse supprimée.
X
p(t)
y(t) = G·x(t)·p(t)G
GBF
Carte
n°2
x(t)
AD 633
Figure 2 : premier câblage de la carte multiplieur.
En considérant la relation (1) qui régit les entrées/sorties de l'AD633, nous choisissons :
●X1(t) = x(t)●Y1(t) = p(t)●Z = 0
●X2 = 0 ●Y2 = 0
E8] Consulter la documentation technique de l'AD633. Combien vaut le gain G ?
E9] Câbler le multiplieur :
●connecter les entrées X2, Y2 et Z à la masse,
●relier l'entrée X1, au GBF,
●relier l'entrée Y1 à la sortie de la carte n°2.
E10] A l'aide du GBF, générer un signal modulant provisoire x(t) sinusoïdal, de fréquence f0=5kHz,
d'amplitude égale à 5V, et sans offset. Observer alors à l'oscilloscope le signal modulé obtenu en sortie du
multiplieur. Représenter sur votre compte rendu l'allure temporelle du signal obtenu (bien faire apparaître les
échelles sur l'axe des abscisses et l'axe des ordonnées).
E11] En utilisant la fonction FFT de l'oscilloscope, visualiser à présent le spectre du signal obtenu y(t).
●A l'aide des curseurs, relever les fréquences des différentes raies présentes dans le spectre de y. Les
positions de ces raies sont-elles conformes à la théorie ?
●Comment évolue le spectre de y lorsque la fréquence du signal x(t) augmente ?
●Comment évolue le spectre de y lorsque l'amplitude du signal x(t) augmente ?
E12] Rajouter à présent un offset de 3V sur x(t).
●Représenter la nouvelle allure temporelle du signal y(t).
●représenter le nouveau spectre obtenu en effectuant la FFT de y.
E13] Comparer les spectres obtenus entre les questions E11 et E12. Quelle est la différence entre ces deux
spectres ?
E14] Connecter à présent le cavalier K1 de manière à sélectionner le signal issu de l'AD633.
E15] Câbler l'amplificateur non-inverseur IC1B. On choisira R3 = R4 = 10 kΩ. Vérifier que le signal obtenu
en sortie de l'AD633 est correctement transmis et amplifié par IC1B.
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