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Mes Enseignements / Teaching activities


Enseignements effectués à l'INSA de Toulouse :

Système électronique pour les communications - 2e année MIC

L'objectif pédagogique de cet enseignement est de présenter les fondements des systèmes électroniques analogiques et numériques utilisés par l’ingénieur concepteur de systèmes électroniques de communications. Organisé de treize parties, l’objectif est de présenter les fonctions analogiques et numériques typique d’un système de télécommunication comme un téléphone portable. L’aspect conditionnement du signal est abordé avec la présentation des différentes structures de filtres analogiques, où les expressions canoniques sont démontrées. L’étude des montages à amplificateurs opérationnels est conduite en régime linéaire dans l’espace de Laplace puis en régime saturé. La seconde partie du cours aborde les concepts de l’électronique numérique : logique combinatoire et séquentielle, portes, bascules, registres, multiplexeurs, convertisseurs, mémoires. Le lien vers le traitement numérique du signal est présenté au travers des architectures de CAN et CNA. La problématique de communication et d’interfaçage entre différentes familles logiques est analysée en associant les notions de protocole de communication en fonction des modes de transmission (synchrone, asynchrone, duplex,..). Les principes de base des modulations analogiques et numériques, indispensables à tous systèmes de communication, sont aussi présentés.

contact : Alexandre Boyer

 

Conception analogique des circuits intégrés - 5e année SE

Cet enseignement est donné sous la forme d'un apprentissage par projet (APP). Le projet porte sur la conception au niveau schématique d'un transceiver RF répondant aux spécifications de la norme Bluetooth (conception LNA, PA, mixeur). A la fin de ce module, l’étudiant devra avoir compris et pourra expliquer (principaux concepts) :

L’étudiant devra être capable de :

Contact : Sonia Ben Dhia

 

Canaux de transmissions bruitées - 4e année IR

Le rôle d’un système de télécommunications est de transmettre à distance des informations d’un émetteur à un ou plusieurs récepteurs au travers d’un canal de manière aussi fiable que possible et à coût réduit. Dans un système de transmission numérique, une suite finie de symboles représente l’information. Celle-ci est transmise sur le canal de transmission par un signal « réel » ou analogique. Ce signal peut prendre une infinité de valeurs différentes et est ainsi soumis à différentes formes de perturbations et d’interférences, pouvant conduire à des erreurs d’interprétations du signal recueilli par le récepteur. Le rôle de l’ingénieur en télécommunications est de s’assurer que le récepteur pourra recevoir le message émis par l’émetteur sans aucune erreur, par un dimensionnement judicieux du canal de transmission et par la mise en place de techniques le rendant plus robuste.

Ce cours permet une présentation générale des techniques de télécommunications numériques en partant de la problématique de la fiabilisation du canal de transmission lorsque celui-ci est soumis à un ensemble de perturbations diverses. Le cours démarre par une présentation de l’architecture d’un canal de transmission numérique et de leurs caractéristiques, puis décrit l’origine des perturbations qui dégradent la qualité d’une communication numérique (bruit thermique des récepteur, bruit de phase, distorsions, brouillage, propagation par chemins multiples, …) et leurs effets sur le signal (interférence inter-symbole, erreur binaire). Ensuite, le cours présente les limitations d’un canal de transmission en terme de débit et de rapport signal sur bruit, prévues dans le cadre de la théorie de l’information, et donne quelques modèles de canaux de transmission bruités. Dans les deux derniers chapitres, le cours proposent un ensemble de techniques couramment utilisées dans les systèmes de télécommunications actuelles pour améliorer la robustesse d’une transmission d’information. Ces techniques sont divisées en deux catégories : celles qui sont effectuées en bande de base (codage de source, code correcteur d’erreur, brassage des données, mise en forme électrique du signal en bande de base, …) et celles effectuées hors de la bande de base (multiplexage, modulation, diversité, démodulation synchrone, égalisation ...).

Contact : Alexandre Boyer

 

Antennes - 4e année IR

Le but de ce cours est de comprendre le principe de fonctionnement d’une antenne, leurs caractéristiques et connaître les principaux types d’antennes employées pour les radiocommunications. Le cours est orienté de la manière suivante : le premier chapitre revient sur des notions d’électromagnétisme afin de mieux comprendre le principe de fonctionnement d’une antenne. Le second chapitre présente les caractéristiques principales d’une antenne, en se concentrant uniquement sur les antennes utilisées en émission. A l’issue de ce chapitre, vous devrez être capable de « décoder » la datasheet d’une antenne. Dans le troisième chapitre, les principaux types d’antennes utilisées pour les radiocommunications sont présentés (dipôles, boucle, antenne patch, ouverture rayonnante …). Des formules pratiques sont données pour un premier dimensionnement de ces antennes. Cependant, en raison de la complexité de la résolution des équations de Maxwell, la conception d’antenne repose essentiellement sur l’utilisation de simulateur numérique. Le quatrième chapitre est dédié aux antennes de réception : les relations permettant de relier le champ incident et la puissance reçue par l’antenne sont présentées, l’équation de Friis, aussi appelée aussi équation des télécommunications, est introduite car elle permet de faire des bilans de liaisons radio simplifiée. Il s’agit d’un modèle de propagation très restrictif car uniquement valable en espace libre, mais le but de ce cours n’est pas de présenter en détail les modèles de propagation. Cette version de ce cours omet donc ces notions. Enfin, les notions de diversité spatiale et de polarisation sont présentées. Le dernier chapitre traite des réseaux d’antennes, qui permettent littéralement de « tailler » un diagramme de rayonnement complexe à partir d’éléments rayonnants basiques. Les principes de base des réseaux sont présentés. Ces bases sont nécessaires pour aborder certaines techniques de pointe utilisées aujourd’hui en télécommunications. La fin de ce chapitre en abordera certaines.

Contact : Alexandre Boyer

 
 

 

Techniques et systèmes de transmission - 5e année RT

Les performances des systèmes de télécommunications sans fils dépendent de l'interface radio (de son paramétrage et de son placement), mais aussi des caractéristiques des antennes (et équipements associés) et aux effets parasites dus à la propagation hertzienne. A la fin de cette UV, les étudiants sont capables de comprendre l'influence d'une interface radio, des équipements employés (particulièrement les antennes) et les modes de propagation pour :

  • Assurer une couverture radio suffisante
  • Optimiser la capacité d'un canal de transmission
  • Garantir la qualité de transmission
Cet enseignement est donné sous la forme d'un apprentissage par projet (APP). Le projet proposé est centré sur l'étude d'une interface radio WCDMA pour un réseau cellulaire UMTS. Deux problèmes sont proposés :

Contact : Alexandre Boyer

Documents Pour l'APP:

 

 

TP de compatibilité électromagnétique - 5e année SE

Ce TP est associé aux cours de Compatibilité Electromagnétique et Marquage CE de Jean Yves Fourniols. Le but de ce TP est de mettre en conformité CEM une application électronique numérique. Un prototype de cette application a été sur un PCB. Des mesures d'émission rayonnée en cellule TEM montre une non conformité aux limites d'émission. Les étudiants doivent corriger les problèmes CEM de la carte :

Le routage s'effectue à l'aide du logiciel Altium Designer. Le but pédagogique de ce TP est de :

Contact : Alexandre Boyer

 

Bureau d'étude automobile - 5e année SE

Dans les véhicules actuels sont embarqués de nombreux composants électroniques (microcontrôleur, capteur, actionneur de puissance, …) permettant d’améliorer la fiabilité du système, la sécurité et le confort des passagers et le rendement énergétique. La mise en place et l’optimisation de tous ces organes électroniques à l’intérieur d’un véhicule nécessite un savoir faire large en électronique (analogique, numérique, puissance) et en informatique matérielle .

Le but de ce TP est de réaliser une application automobile simple (contrôle d’un essuie-glace, gestion de l’allumage des phares, …), tout en veillant à respectant plusieurs contraintes fortes des applications automobiles (fiabilité et robustesse de l’application, sécurité et confort des passagers, faible consommation énergétique du système, communication entre systèmes). Les étudiants disposent de plusieurs maquettes (phare, tableau de bord, portière, hayon arrière, ...) et de composants électroniques dédiés à des applications automobiles (micrcontrôleur et commutateur de puissance). Ces composants sont fournis par la société Freescale Semiconductors. A partir d'un cahier des charges commun construits par les étudiants, chaque binome développe une partie de l'application finale correspondant à un des sous systèmes (portière, afficheur, tableau de bord...). Ces différents sous systèmes doivent être interconnectés et communiquer par bus CAN.

Contact : Patrick Tounsi

 

Conception des circuits CMOS analogiques - 5e année ESE

Programme (contenu détaillé) :


• Concevoir la schématique électrique d’un circuit analogique/RF en technologie CMOS (blocs fonctionnels du système à concevoir et optimiser)
• Prédire et optimiser les performances d’un circuit au niveau schématique électrique à l’aide d’un outil de CAO professionnel, afin de répondre au cahier des charges du client.
• Rechercher des informations (bibliographie) pour comprendre une spécification client (énoncé du projet)

Organisation (déroulement) :


• Cet enseignement se déroule sous forme d’APP (apprentissage par projet).

Contact : Sonia Ben Dhia

 

Enseignements effectués à l'extérieur de l'INSA de Toulouse :

CEM des circuits intégrés (Master TMPM)

Le but de ce cours est d'introduire à la compatibilité électromagnétique, appliquée aux circuits intégrés. A l'issue de ce cours, les participants sont capables de comprendre les origines des phénomènes d'émission et de compatibilité électromagnétique (CEM) à l'échelle d'un circuit, d'acquérir les connaissances de base pour faire face à un problème de CEM, et se familiariser avec les règles de conception courantes orientées CEM.

Les trois dernières heures se font sous la forme d'exercices de simulation sur le logiciel IC-EMC, qui permet de prédire l'émission et la susceptibilité de circuits et de tester l'effet de différentes règles de conception.

Présentation EMC of ICs

Couplage électromagnétique (ENSM-SE / ISMIN)

La conception des systèmes électroniques fait souvent abstraction de son « comportement électromagnétique » (propagation du signal, couplage électromagnétique parasite, bruit de commutation, rayonnement électromagnétique, …), qui peut limiter ses performances voire dégrader son fonctionnement. L’objectif de ce cours est de donner à un élève ingénieur les bases théoriques nécessaires pour comprendre les conséquences du « comportement électromagnétique » des systèmes électroniques (du circuit intégré au circuit imprimé), construire des modèles permettant de simuler l’impact sur le système et introduire les techniques usuelles de résolution des problèmes liés à ce comportement.

CONTENU

Séance 1 : Concepts de base, comportement non idéal des composants électroniques et propagation du signal électrique

• Rappels d’électromagnétisme et description des phénomènes fondamentaux du couplage: champs électrique et magnétique, capacité et inductance, induction électromagnétique, approximation quasi-statique, équations de Maxwell, ondes électromagnétiques, rayonnement électromagnétique
• Contenu spectral d’un signal : rappel de transformée de Fourier, spectre large bande d’un signal digital, conséquences pour l’analyse du comportement électromagnétique d’un système électronique
• Comportement non idéal des composants électroniques : présentation des conséquences de l’existence des champs électromagnétiques sur le comportement non idéal des composants électroniques, modélisation à base éléments électriques parasites localisés et distribués (composants passifs, circuit imprimé, boîtier, circuit intégré), conséquences sur le fonctionnement.
• Propagation du signal électrique : description de la propagation d’un signal électrique le long d’une ligne de transmission, modélisation d’une ligne de transmission, solutions dans le domaine temporel et fréquentiel, effet sur l’intégrité d’un signal digital rapide, bounce diagram, adaptation d’impédance, introduction au modèle IBIS.

Séance 2 : Diaphonie et bruit de commutation

• Diaphonie : couplages inductifs et capacitifs entre 2 lignes de transmission, modélisation électrique (domaines fréquentiels et temporels), calcul des tensions en bout de ligne, conséquences pour un système électronique
• Bruit de commutation : consommation dynamique de courant des circuits (circuits digitaux, interface d’entrée-sortie, convertisseur de puissance), évaluation du courant transitoire des circuits intégrés, origine du bruit de commutation, fluctuation des références d’alimentation et de masse, émission électromagnétique conduite et impact sur le fonctionnement des circuits, modélisation du réseau de distribution d’alimentation et simulation du bruit de commutation, stratégie de design « faible émission », découplage

Séance 3 : Emission électromagnétique rayonnée et introduction à la CEM

• Emission rayonnée d’un système électronique : identification des « antennes parasites » d’un système électronique, rayonnement de mode différentiel et de mode commun, évaluation de l’émission rayonnée
• Couplage des ondes électromagnétiques sur un système électronique, modèle équivalent, techniques de réduction de l’émission et de la susceptibilité rayonnée
• Introduction à la compatibilité électromagnétique : définition, normes, méthodes de qualification

Support de cours - partie 1

Support de cours - partie 2

Enoncé de travaux dirigés