OPTION ELECTRONIQUE

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Cette formation est composée de 4 cours distincts qui portent sur : Le montage émetteur commun cascodé, Le régulateur linéaire, Les amplificateurs classes A, B et AB, et Le transistor MOSFET silicium. Chaque thème est illustré par des simulations sous PSpice permettant d'acquérir les concepts vus en cours.

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Cette formation est composée de 4 cours distincts qui portent sur : VCO, PLL, Dispositifs à transfert de charges, logique TTL et CMOS au niveau transistor. Chaque thème est illustré par des simulations sous PSpice permettant d'acquérir les concepts vus en cours.

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Le projet consiste à concevoir, simuler, réaliser et tester un récepteur FM analogique intégrant les fonctions suivantes:

- Amplification sélective à fort gain

- Démodulation FM: utilisation d'une Boucle à verrouillage de phase (PLL)

- Filtrage du signal audio issu du démodulateur

- Amplification de puissance et connexion sur haut parleur

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Les étudiants verront dans ce cours les notions sur la propagation guidée (réflexion, transmission, ondes stationnaires). Ils prendront en main l'Abaque de Smith pour la résolution de circuits. Les techniques d'adaptation seront détaillées (en éléments discrets, inverseur quart d'onde, circuit simple stub). Les paramètres S seront introduits ainsi que l'Analyseur de réseau qui permet de le mesurer. Des exercices viendront illustrer le cours. Un Bureau d'Etude sur ADS permet également de comprendre et vérifier les techniques d'adaptation réalisées.

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I- Lois de l’électromagnétisme classique

I-1- Notion de champs électromagnétiques instantanés

I-2- Equations de Maxwell

I-3- Régime harmonique en électromagnétisme

II- Propagation électromagnétique en espace libre

            II-1- Champ électromagnétique en propagation libre

II-2- Vitesses de groupe et de phase en propagation libre

II-3- Application : interaction d’une onde plane avec une surface (métallique ou diélectrique)

III- Propagation électromagnétique guidée

            III-1- Champ électromagnétique en propagation guidée

            III-2- Notion de modes propagatifs et évanescents

III-3- Phénomène de dispersion en électromagnétisme

III-4- Vitesses de groupe et de phase en propagation guidée

III-5- Application : Calcul du mode fondamental dans un guide rectangulaire métallique creux

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Les étudiants seront familiarisés à la notion de propagation des ondes et au rayonnement électromagnétique. Ils verront les différentes caractéristiques des antennes (datasheet) et les différentes familles des antennes. La mise en réseau des antennes sera abordée. Les techniques de simulation et de mesure d'antennes seront détaillées.

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Ce cours offre une introduction à l’optoélectronique, en se concentrant sur les systèmes de communication par fibre optique. Les principaux thèmes abordés incluent :

·        Fondamentaux des fibres optiques : Types de fibres optiques, mécanismes d’atténuation, dispersion et limitations de bande passante.

·        Sources de lumière : Fonctionnement et caractéristiques des sources de lumière à jonction PN (DEL et diodes laser), y compris la modulation et l’efficacité.

·        Photodétecteurs : Principes des photodiodes (PIN, APD), responsivité et mécanismes de bruit.

·        Électronique d’amplification et de filtrage : Conception d’amplificateurs transimpédance (TIA), analyse du bruit et techniques de filtrage pour les récepteurs optiques.

·        Bruit en photodétection : Sources de bruit (bruit de grenaille, bruit thermique, courant d’obscurité) et stratégies pour minimiser leur impact sur les performances du système.

·        Considérations au niveau système : Intégration des composants dans des liaisons de communication par fibre optique, y compris les calculs de bilan de liaison et l’optimisation des performances.

Le cours combine des cours théoriques, des exercices pratiques et des séances de laboratoire pour renforcer les concepts et développer des compétences pratiques.

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- Cours :     Etudier le spectre hyperfréquence et applications : 

Filtres hyperfréquence à base de lignes de transmission : transformation de Richards, transformation de Kuroda, modèle à inverseur d'impédance, notion de périodicité et contrôle de la réponse hors bande

 Les multipôles :Diviseurs de puissance.

Coupleurs : hybride, T magique, coupleurs de proximité, montages cascade- Tandem, coupleur de Lange 

Conception de fonctions à base de coupleur : déphaseur, atténuateur, multiplexeur, mélangeur, montage équilibré       

              - TP :      Simulation non linéaire d'une chaine de conversion de fréquence (ADS). Conception d'un filtre passe-bande à stubs: de la synthèse à la simulation électromagnétique

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- Cours : Etudier les technologies hyperfréquences planaires : hybride, monolithiques (MMIC)  

Conception d'amplificateurs RF :Polarisation d'un transistor, classes d'amplification

Notions de linéarité : P1dB, IM3, IP3, OBO/IBO, rendement, PAE

Stabilisation d'un transistor : Cercle de stabilité, zone de stabilité, Coefficient de Rollet (K,B), méthodologie de stabilisation, MSG, MAG

Amplificateur optimisé en gain, Amplificateur à gain fixe, Amplificateur faible bruit

Conception en MMIC : du transistor à l'amplificateur intégré et l'extraction des caractéristiques de linéarité.

            - Projet d'une Conception d'une puce MMIC GaAs: Utilisation de bibliothèque de fonderie OMMIC - ED02AH. Conception d'un LLA répondant à des spécifications réelles d'équipement spatiaux (Thales Alenia Space)

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- Les fonctions analogiques seront réalisées à partir de montages à amplificateur opérationnel et transistors MOSFET en commutation, testées en simulation avant d'être implantées sur PCB.

- La partie numérique sera développée en langage VHDL sur une carte de développement FPGA

- Le choix de la fréquence d'échantillonnage et des composants devra être justifié.

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A travers cet enseignement, 3 parties sont couvertes:

(1) les fonctions fondamentales réalisées à l'aide de transistor MOS et bipolaire;

(2) le principe de la contre-réaction

(3) la méthode de compensation basée sur l'effet Miller d'un amplificateur.

(4) la conception d'un amplificateur CMOS (théorie, simulation)

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Ce cours aborde les principes et les défis liés à la conversion et au traitement des signaux dans une chaîne d’instrumentation. Les thèmes principaux incluent :

•              Conversions analogique-numérique (CAN) et numérique-analogique (CNA) : architectures (flash, SAR, sigma-delta, etc.), résolution, rapidité, et limitations.

•              Bruit et erreurs : bruit de quantification, rapport signal sur bruit (SNR), distorsion harmonique (THD), et repliement de spectre (aliasing).

•              Filtrage associé : conception de filtres antirepliement, filtres à capacités commutées, et filtres numériques (FIR, IIR).

•              Applications pratiques : étude de cas sur des chaînes d’acquisition (capteurs, conditionnement, CAN) et de génération de signaux (CNA, reconstruction, filtrage).

•              Outils et méthodes : utilisation de logiciels de simulation (PSpice, MATLAB) et d’instruments de mesure (oscilloscope, analyseur de spectre).

Le cours combine des cours théoriques, des travaux dirigés, et des séances de laboratoire pour appliquer les concepts à des problèmes concrets.

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- Les fonctions analogiques seront réalisées à partir de montages à amplificateur opérationnel et transistors MOSFET en commutation, testées en simulation avant d'être implantées sur PCB.

- La partie numérique sera développée en langage VHDL sur une carte de développement FPGA

- Le choix de la fréquence d'échantillonnage et des composants devra être justifié.

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