3.4 R´ealisation pratique
3.4.3 Performance du modules radiofr´equences
Tous les modules radiofr´equences ´etant d´ecrits pr´ec´edemment, nous allons pouvoir donner une estimation des performances en terme de dynamique de notre syst`eme de mesure. Cette ´evaluation des performances des modules radiofr´equences ne prendra pas en compte le module bande de base mais uniquement le module radiofr´equence. Pour le r´ecepteur, l’antenne faisant office de filtre passe bande est imm´ediatement pr´ec´ed´ee d’un commutateur m´ecanique faible perte offrant une grande isolation entre les voies (80 dB) permettant de s´electionner soit les sorties du diviseur de puissance, soit les ´etages d’amplification et le commutateur. Le signal est ensuite transport´e, par le moyen d’un cˆable faible perte (3 dB) de 8 m stable en phase, vers le module RFd´ecrit dans le paragraphe (3.4.2.2). Le facteur de bruit de la chaˆıne de r´eception calcul´e par la formule de Friis (´equation 3.22) donne pour le r´ecepteur un facteur de bruit pour les signaux de faible puissance de :
NF = 4, 25dB
Pour un signal de forte puissance n’exc´edant pas -30 dBm au niveau de l’entr´ee du LNA, la CAG
3.4 R ´EALISATION PRATIQUE 103 −120 −100 −80 −60 −40 −20 −90 −85 −80 −75 −70 −65 Puissance d’entrée en dBm Puissance de bruit en dBm −12020 −100 −80 −60 −40 −20 30 40 50 60 70 80 90 Puissance d’entrée en dBm RSB + Gain de traitement en dB
FIG. 3.19:Variation de la puissance de bruit en fonction de la puissance rec¸ue – Variation du rapport signal `a bruit en incluant le gain de traitement du filtre
`a :
NF = 23, 8dB
La solution consistant `a int´egrer les amplificateurs faibles bruits montre ici tout son bien fond´e car si ceux-ci n’´etaient pas int´egr´es `a l’antenne r´eseau avec une structure ´equivalente, le facteur de bruit serait ´egal `a 14 dB pour les signaux de faible puissance et de 26 dB pour les signaux de forte puissance. Ce r´esultat est relativement optimiste car nous ne tenons pas compte du bruit introduit par l’antenne. A partir de ces valeurs, nous pouvons calculer la puissance de bruit minimale PBruitpour la bande d’analyse de 160 MHz d’apr`es l’´equation (3.21).
PBruit = −174 + NF + 10 log10(B) (3.26)
=
−87.2 dBm pour les signaux de faible puissance −67.6 dBm pour les signaux de forte puissance
Le rˆole de la CAG d´ecrit dans le paragraphe (3.4.5.3), est d’assurer un niveau de puissance inf´erieur `a -5 dBm en entr´ee du m´elangeur. Ce niveau fixe la plage de puissance o`u le com-portement du r´ecepteur est lin´eaire. La figure (3.19) pr´esente les variations de la puissance de bruit en fonction de la puissance rec¸ue au niveau du LNA3, ainsi que les variations du rapport signal `a bruit en incluant le gain de traitement du filtre adapt´e (60 dB).
Outre ces r´esultats th´eoriques, nous avons entrepris la caract´erisation de ce facteur de bruit. L’outil de mesure est un wattm`etre large bande. Le principe de la mesure sera de mesurer la puissance de bruit en fonction de la configuration du sondeur. Connaissant les caract´eristiques de gain des diff´erents ´etages d’amplification, plusieurs types de mesures vont ˆetre entrepris pour la configuration o`u des signaux de faible puissance sont rec¸us :
– Mesure incluant les antennes dans une chambre CEMafin d’exclure les fuites du r´ecepteur, – Mesure avec une charge de 50 Ω sur l’entr´ee d’un LNA, afin de quantifier le bruit apport´e
par l’antenne.
Capteur ULA Puissance de bruit en dBm Gain chaˆıne de r´eception en dB NF mesur´e en dB 1 -13.98 74.25 3.72 2 -14.56 74.12 3.27 3 -14.26 74.13 3.55 4 -15.09 73.55 3.31 5 -14.77 73.42 3.76 6 -14.32 74.41 3.22 7 -14.48 73.93 3.54 8 -14.17 74.47 3.31 9 -14.09 74.47 3.39
TAB. 3.11:Mesure du facteur de bruit du r´ecepteur avecB = 160MHz
Contre toute attente, les mesures de facteur de bruit donnent des r´esultats sup´erieurs `a ceux calcul´es th´eoriquement. Ceux-ci peuvent ˆetre expliqu´es par des meilleurs performances en terme de perte des composants connectoris´es tels que les filtres et le commutateur rapide. La seconde mesure pr´esente une diff´erence n´egligeable (0,1 dB) avec la mesure pr´ec´edente, ce qui montre que la puissance de bruit apport´ee par les antennes est n´egligeable.
Ces mesures de facteur de bruit nous permettent d’´evaluer, en fonction de la configuration de mesure, les att´enuations maximales A pr´esent´e par l’´equation (3.27) entre l’´emission et la r´eception que notre outil de mesure nous permettra de caract´eriser. Les antennes utilis´ees, dont les caract´eristiques sont d´etaill´ees dans le paragraphe (4.3), offrent des gains de directivit´e de 6 dB pour les r´eseaux ULA d’´emission et de r´eception, de 4 dB pour l’antenne r´eseau URA
et de 2 dB pour l’antenne omni-directionnelle. Le calcul de l’att´enuation maximale est donn´ee pour des RIcomprenant un seul trajet4ayant un RSBminimum de 20 dB apr`es le traitement de d´econvolution.
A = PT x+ GT x+ GRx− PBruit+ 20 log10(Lc)− RSB (3.27)
Le tableau (3.12), nous montre que notre instrument de mesure permet dans toutes les confi-gurations de mesure de caract´eriser des att´enuations en puissance sup´erieures `a 150 dB, ce qui nous offrira la possibilit´e d’effectuer des mesures avec une s´eparation en distance ´emetteur-r´ecepteur ´elev´ee.
4Dans le cas dem trajets d’´egale puissance et r´esolvable par le syst`eme de mesure, la dynamique sera r´eduit d’un
3.4 R ´EALISATION PRATIQUE 105 Configuration RX–TX GT x/GRxen dB PBruiten dB Aen dB SIMO 2/6 -88.5 164.5 MIMOULA 6/6 156.5 MIMOURA 6/4 154.5
TAB. 3.12:Bilan de liaison avecB = 160MHz