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Rapport de projet de fin d"étude

Émetteur Récepteur radio en bande FMAuteur :

Jean-BaptisteWatineTuteur de projet :

AlexandreBoé

Référent :

ThomasVantroys

26 février 2019

Résumé

Ce rapport décrit le fonctionnement, l"analyse en vue de la réalisation d"un émetteur/récepteur à modulation de

fréquence pour la bande de radiodiffusion commerciale de 88 MHz à 108 MHz. Les simulations réalisées viennent

étayer les conclusions théoriques obtenues

L"opérateur pourra à l"aide de ce système émettre une onde HF à l"aide de la source sonore de son choix. En

réception, l"opérateur pourra choisir la fréquence qu"il souhaite démodulé, en effectuant les réglages nécessaires

à l"aide d"une petite commande et pourra ensuite écouter le signal démodulé à l"aide d"un petit haut-parleur.

Les topologies des circuits et les simulations ont été réalisées à partir du logiciel Altium de CAO électronique.

La progression du rapport s"articule autour de la conception et simulation des différentes fonctions électroniques

nécessaires à la réalisation de l"émetteur/récepteur.

Table des matières

1 Présentation du projet1

1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Sujet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3 Problématique soulevée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.4 Hypothèse de solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Types de modulation et antennes 3

2.1 Modulation FM et modulation AM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 Antenne et propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3 Bilan de liaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 Émetteur6

3.1 Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1.1 préaccentuation du signal BF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1.2 Mélangeur et amplificateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1.3 VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2 Topologie et analyse des fonctions électroniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.1 Alimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.2 Section basse-fréquence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3 Section haute fréquence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3.1 Circuit LC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3.2 Cross-coupled VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 Application du signal modulé à l"antenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4 Simulation du système complet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5 Réalisation du circuit imprimé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 Récepteur17

4.1 Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2 Oscillateur de réception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.1 Condition d"oscillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.2 Topologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.3 Caractérisation de l"oscillateur de Clapp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.4 Modèle du varactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.5 Simulation de l"oscillateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3 Filtre d"accord de réception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.1 Topologie du filtre d"accord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.2 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4 mélangeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5 Amplificateur limiteur et mélangeur à quadrature de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5.1 Amplificateur-limiteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5.2 Mélangeur à quadrature de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Annexes34

Annexe 134

Annexe 237

Chapitre 1

Présentation du projet

1.1 Introduction

La radiocommunication est omniprésente dans notre vie quotidienne. Les téléphones portables, les MoDem, les

GPS sont autant de systèmes électroniques utilisant les voies hertziennes pour transmettre des informations.

Cette pluralité de systèmes a conduit à une répartition stricte des bandes de fréquences disponibles.

En France, l"Agence Nationales des Fréquences (ANFR) est responsable de l"élaboration et la mise à jour du

Tableau national de répartition des bandes de fréquences (TNRBF), outil de gestion de base qui précise les

bandes de fréquences disponibles pour les entreprises, l"armée, les particuliers. Aujourd"hui, les enjeux techno-

logiques rencontrent les enjeux sociétaux : la difficulté étant de diviser efficacement le spectre de fréquences (

une ressource limitée ) de sorte que l"ensemble des acteurs puisse émettre et recevoir des informations.

La radiodiffusion, et en particulier pour les émissions sonores, est soumise aux mêmes réglèes que n"importe

quelle autre diffusion radio. La grande majorité des pays utilisent la bande 87,5 - 108 MHz pour la radio FM.

À l"origine, cette bande était souvent plus réduite; elle a été étendue progressivement. Ainsi, en France, elle

s"étendait au départ sur 12 MHz, de 88 à 100 MHz. Elle est passée ensuite à 88 - 104 MHz, puis à 88 - 106 MHz

et enfin de nos jours, de 87,5 à 108 MHz, soit une largeur de 20,5 MHz. Les canaux utilisés sont en général des

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