Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
-
Gérard CACHIER : Ancien élève de l’École Polytechnique - Docteur ès sciences - Ingénieur retraité (ancien de Thalès)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article vise à présenter les différents aspects du bruit en hyperfréquences. Pour préciser le domaine concerné, il faut se rappeler que, de façon générale, on appelle bruit « tout phénomène qui se superpose à un signal et limite la transmission de l’information » (Le Robert). Par extension, on a pris l’habitude d’appeler bruit les phénomènes physiques stochastiques à l’origine de ces limitations – il s’agit par exemple du bruit thermique, et des différentes sources de bruit physique qui accompagnent la propagation d’un courant dans un composant.
La définition du bruit ne comprend pas les distorsions créées par le signal lui-même, qui sont les non-linéarités du circuit. Elle ne comprend pas non plus les phénomènes lents par rapport aux signaux utilisés (dérive de température, vieillissement...) – on les mentionnera toutefois en décrivant certains problèmes rencontrés dans les matériels.
Pour définir plus précisément l’intérêt spécifique du bruit dans les hyperfréquences (bande UHF ou décimétrique ou RF, bande SHF ou centimétrique, bande EHF ou millimétrique) qui sont maintenant les fréquences les plus utilisées dans les applications hertziennes, il faut dire que de nombreux aspects particuliers – les composants utilisés, les architectures mises en œuvre, et les applications – ont fini par former au cours du temps un domaine technique particulièrement dynamique.
Ce document comprend la description des sources de bruit des équipements : les sources physiques de bruit propres au fonctionnement des composants, comme les bruits externes ramenés par rayonnements naturels et ceux liés aux activités industrielles. L’analyse des bruits dans les fonctions élémentaires est ensuite faite pour les différentes fonctions utilisées dans les matériels, ce qui révèle des situations très différentes et explique ainsi la complexité des architectures généralement utilisées. L’impact du bruit sur les performances des systèmes est abordé à travers des exemples particulièrement significatifs (les lecteurs se reporteront aux références bibliographiques Bruit en hyperfréquences- Origine et modélisation pour avoir des informations plus complètes sur les systèmes hyperfréquences concernés). Le dernier paragraphe rappellera finalement que la créativité des ingénieurs semble infinie, puisque paradoxalement ils ont su faire du bruit un atout pour améliorer les matériels fournis à leurs clients.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de févr. 2013 par Gérard CACHIER
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Applications qui utilisent les propriétés du bruit4. Évaluation du bruit dans les sous-ensembles
4.1 Réception
4.1.1 Spécifications et architecture
La voie de réception optimise l’utilisation du signal reçu par l’antenne.
Elle est caractérisée par :
-
la température d’entrée, en K (rayonnement reçu et pertes de l’antenne) ;
-
le facteur de bruit, le gain, et la bande passante du récepteur ;
-
la dynamique de réception (signal maximal admis).
Elle reçoit à l’entrée un signal Se et un bruit Be, restitue en sortie analogique un signal Ss et un bruit Bs. Le facteur de bruit du récepteur est :
Le bruit en sortie Bs est la somme de tous les bruits linéaires et non linéaires ajoutés tout au long de la chaîne de réception. Le signal est ensuite converti en numérique et filtré pour extraire le signal utile des autres bruits.
Les matériels hyperfréquences modernes – radars et télécommunications – utilisent généralement une réception hétérodyne pour éliminer le bruit en 1/f des composants. La voie de réception derrière l’antenne possède au minimum les éléments suivants (figure 20) :
-
en tête un filtre de protection et un amplificateur faible bruit (LNA). Le facteur de bruit et le gain de cet amplificateur déterminent les principales caractéristiques de bruit interne du récepteur. Ces caractéristiques représentent des enjeux importants pour la compétitivité des matériels, justifiant parfois (radioastronomie, réception satellite...) l’utilisation de basses températures pour l’amplification et le filtrage (supraconducteurs) ;
-
un module de changement de fréquence dit downconverter (oscillateur et mélangeur) et des filtres pour limiter la bande de réception à la bande utile et éliminer les fréquences images. Le bruit de l’oscillateur...
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Évaluation du bruit dans les sous-ensembles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - OLIVER (B.M.) - Thermal and quantum noise. - Proc IEEE, mai 1965.
-
(2) - VASILESCU (G.) - Bruits et signaux parasites. - Dunod, 1999.
-
(3) - DEGAUQUE (P.), HAMELIN (J.) - Compatibilité électromagnétique. - Dunod, 1990.
-
(4) - VAN DER ZIEL (A.) - Noise : sources, characterization, measurement. - Prentice Hall, 1970.
-
(5) - ROTHE (H.) - Theory of noisy fourpoles. - Proceedings of the IRE, June 1956, pp. 811-818.
-
(6) - ALI (F.), GUPTA (A.) - HEMT’s and HBT’s, devices, fabrication, and circuits. - Artech House, 1990.
-
(7) - HARTER (A.) - LNA...
ANNEXES
Dans les Techniques de l’Ingénieur :
SAVELLI (M.) - COMALLONGA (J.) - BOGGIANO (L.) - Bruit de fond et mesures. - E 1 150.
SAVELLI (M.) - NOUGIER (J.P.) - Méthodes de calcul dans les composants électroniques. - TI E 1 160.
HAUT DE PAGE2 Organismes de normalisation (gestion du spectre électromagnétique)
ITU (International Telecommunications Union)
ETSI (European Telecommunication Standardisation Organization)
FCC (Federal Communications Commission)
ARIB (Association of Radio Industries and Businesses)
ERO (European Radiocommunications Office)
ANFR (Agence nationale des fréquences)
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