Performances de l’émetteur-récepteur

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La Figure II-19 illustre le problème d’isolation dans un récepteur à conversion directe. Dans ce cas, il se crée en sortie sur les mélangeurs des voies I et Q un offset tel que :

@67 = f@89:6;_-7 =
67 + …b₊ ( II-39 ) —@67 = f@:š›6;_-7 = —67 + …b₃ ( II-40 )

Figure II-19 : Illustration du problème d’isolation.

La présence de tensions continues sur les deux voies en quadrature va compliquer la démodulation et donc la récupération du signal utile. Ces générations de tensions continues sont généralement dues à des problèmes d’isolation entre les différents ports d’un étage ou à des couplages parasites entre différents étages [22]. L’isolation définit le niveau de puissance couplé d’un port 1 à un port 2 au niveau d’un bloc ou d’un composant tel que :

œ = 3- J9K Q^b+

b3R ( II-41 )

Ainsi, à partir de l’équation précédente, il est possible de prendre en compte l’atténuation d’une partie d’un signal et de le coupler à un autre.

II.4.2. Performances de l’émetteur-récepteur

Le but de cette partie est de mettre à disposition les éléments nécessaires à la détermination des performances de la chaîne d’émission-réception. La notion de performances est vaste, au niveau d’un module communicant, elle est déterminée par la qualité de la communication et donc par le TEB. Le TEB aussi appelé probabilité d’erreur est la performance principale d’un module de communication, elle englobe l’ensemble des performances d’un émetteur-récepteur [24].

De la sorte, à partir des spécifications déterminées en fonction de la contrainte de consommation, nous pourrons déterminer les performances requises pour l’émetteur-récepteur :

- Puissances transmises P_TX et reçue P_RX ; - Figure de bruit (NF) ;

L’étude de l’équation des télécommunications [11] (II-1) nous a permis de voir la relation existant entre les puissances émises et reçues en fonction du choix de la portée et de la fréquence du canal. En effet, en fonction de la puissance transmise PTX et la portée d, nous pouvons calculer la puissance reçue P_RX au niveau du récepteur. La puissance transmise P_TX est globalement fournie par l’amplificateur de puissance.

Il nous faut donc faire le choix optimal concernant les puissances mises en jeux au niveau de l’émetteur-récepteur. Il existe un compromis entre consommation et performances. En effet, à partir de la définition du TEB (II-5), nous déduisons le rapport signal sur bruit minimum SNRout_récep acceptable à l’entrée du démodulateur.

P_RXmin correspond au niveau minimum du signal à délivrer à l’entrée du récepteur afin de garantir un rapport signal sur bruit acceptable à l’entrée du démodulateur, c’est la sensibilité du récepteur exprimée en dBm. Cette limite basse appelée sensibilité est liée au facteur de bruit total du récepteur NFmax_récep [24] telle que :

_@? = _{u_é}+ _+ N@_{_é} ( II-42 )

Nplancher est le plancher de bruit présent à l’entrée du récepteur à 290K exprimé en dB.

II.4.2.2. Figure de bruit

D’après la Figure II-20, le bruit présent à l’entrée du récepteur est dépendant du bruit apporté par le canal mais aussi du bruit en sortie de l’émetteur Német. Német est soumis, de la même manière que le signal utile transmis, à l’atténuation du canal de transmission.

Figure II-20 : Influence du canal sur le bruit.

De la sorte, le niveau de bruit dû à l’émetteur reçu par le récepteur N_émet

^récep s’écrit : _é→é=^é6CD73

A ?A@?B3 ^{( II-43 )}

En utilisant la Figure II-20, nous pouvons écrire :

_ = _é→é+ _ ( II-44 )

Cependant, dans la définition du canal de transmission, Ncanal est généralement défini comme étant proportionnel au bruit thermique et à la largeur de bande allouée B [24]. Il s’écrit sous la forme suivante :

_ = +- J9K6l I7 ( II-45 )

k est la constante de Boltzmann, T est la température absolue exprimée en Kelvin et B la largeur de bande allouée. Or, le bruit de plancher Nplancher est dans la littérature pris égal à Ncanal [24]. Cette définition ne permet pas de prendre en compte la contribution de l’émetteur.

Chapitre II : Démarche de conception d’un émetteur-récepteur sous contrainte de consommation

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Or, il nous faut définir cette contribution afin de déterminer le SNRout_émet à atteindre pour que la contribution de l’émetteur ne dégrade pas les performances en réception. Afin de simplifier notre modèle et dans le même temps de tenir compte de l’effet de l’émetteur, nous décidons de poser :

_ ≫ _é→é ( II-46 )

A partir de Német
récep, nous pouvons calculer le rapport signal sur bruit SNRout_émet en sortie de l’émetteur. De la sorte, connaissant le rapport signal sur bruit à la sortie du modulateur SNR_{in_émet}, nous pouvons déterminer la figure de bruit maximum de l’émetteur NF_{max_émet}.

_{u_é} = N@_{_é}− N@_{_é} ( II-47 )

En introduisant la contribution de l’émetteur, nous pourrons aussi évaluer l’incidence du bruit de l’émetteur sur la réception.

Au niveau de la réception, l’équation (II-42) va nous permettre, en fonction du TEB et du choix de la détermination de PRXmin, de calculer NFmax du récepteur tel que :

 _{¡¢ _é} = _@?− _− N@_{_é} ( II-48 )

II.4.2.3. Linéarité

D’autre part, il est nécessaire de limiter l’influence des non-linéarités et notamment des produits d’intermodulation d’ordre 3. Soit PIM3_récep le niveau maximum de puissance des distorsions acceptable à l’entrée du récepteur. Les performances en termes de linéarité doivent donc être inférieures à la limite fixée par PIM3_récep. De la sorte, d’après l’équation (II-31) définissant IIP3, nous pouvons écrire :

n = Mn£_¤¥ ¡¢− £_{¦§n_¨é8©ª}O/3 ( II-49 )

PIM3_récep est généralement choisie égale au niveau de bruit maximum acceptable à l’entrée du récepteur tel que :


_{Ln_é} = +- J9K6l I7 +  _{¡¢ _é} ( II-50 )

En connaissant le niveau de puissance P_{IM3_récep}, il est donc possible de déterminer l’IIP3 et d’en déduire l’ICP1 du récepteur à assurer afin d’atteindre les performances requises. Une relation équivalente peut être écrite pour quantifier l’IIP2.

En ce qui concerne l’émetteur, les distorsions à la sortie de l’émetteur doivent être assez faibles pour ne pas perturber le signal à la réception ou les canaux adjacents. Ainsi, de la même manière que pour la figure de bruit, il est possible de déterminer le niveau maximum acceptable de distorsions P_{IM3_émet} créées par l’émetteur pour ne pas perturber la réception. Au même prix que le signal transmis, les distorsions en sortie de l’émetteur sont soumises à l’atténuation du canal. Ainsi, la puissance d’intermodulation d’ordre 3 à la réception PIM3_récep

peut s’écrire :


_{Ln_é} =
Ln_é6CD73


_Ln

Afin de calculer PIM3_émet, nous considérerons la portée minimum d

condition fait que nous obtiendrons le niveau maximum des distorsions, acceptable en sortie de l’émetteur afin d’obtenir la qualité