LE CHANGEMENT DE FREQUENCE - louisreynier.com

1 LE CHANGEMENT DE FREQUENCELe CHANGEMENT de fr quence est une fonction tr s utilis e en radiocommunication. Cette fonction permet d'augmenter ou de diminuer la fr quence centrale d'un signal. Elle r alise la translation du effectuer la fonction CHANGEMENT de fr quence, on peut utiliser un multiplieur. Un multiplieur est un composant qui g n re en sortie un signal proportionnel au produit des signaux pr sents sur ces deux entr es. Nous allons tudier le cas o les signaux d entr e sont des sinuso des de fr quences diff rentes :Vs(t) = (t).V2(t) = ( + 1). ( + 2)= ( A2 /2).

2 [cos( + 1 + + 2) + cos ( + 1 - - 2)]= ( A2 /2) . [cos( + + 1 + 2) + cos ( - + 1 - 2)]= ( A2 /2) . [cos(( 1 + 2) t + 1 + 2) + cos (( 1 - 2).t + 1 - 2)]Le signal en sortie poss de une composante la diff rence des deux fr quences d entr e et une composante la somme des deux fr quences d entr au CHANGEMENT de fr quencePour effectuer un CHANGEMENT de fr quence, on fait pr c der le multiplieur par un filtre passe-bande :Le r le du filtre passe-bande est de ne conserver qu une seule des deux raies du signal SE 2 - CHANGEMENT de fr quence1 V1 = ( + 1)V2 = ( + 2)Vs = = ( + 2) V1 = ( + 1)Vs = passe- bandeVOUTE xemple.

3 V1 est un signal sinuso dal de fr quence 90 MHz et V2 est un signal sinuso dal de fr quence est la somme de deux raies, une f1-f2 = 90 10 = 80 MHz, l autre f1+f2 = 100 s lectionne alors l une ou l autre de ces deux raies en jouant sur la fr quence centrale du filtre m langeur quilibr Pour effectuer la fonction multiplication en HF, on utilise g n ralement un m langeur quilibr (double-balanced mixer) appel aussi modulateur en anneau (ring modulator).Ce composant est r alis partir de diodes et de 4 diodes sont identiques et la m me temp rature (circuit int gr ).

4 Les transformateurs ont une bande passante de quelques centaines de kHz quelques centaines de MHz (voir quelques GHz).Ce composant 3 acc s : L entr e L ou LO comme Local oscillator (oscillateur local): cette entr e re oit un signal fort niveau (7 10 dBm).L entr e I ou IF comme Intermediate Frequency (Fr quence Interm diaire).La sortie R ou RF comme RadioFr quency (Fr quence Radio).Fonctionnement :On peut montrer pour ce composant que VRF = (VLO)Les acc s RF et IF peuvent tre permut s selon l application. G n ralement la fr quence du signal pr sent sur l acc s IF est inf rieure la fr quence pr sente sur l acc s SE 2 - CHANGEMENT de fr quence2 LCABDVLVCVDVRVIRD1D2D3D4 ISymbole.

5 Il existe d autres structures de m langeurs quilibr s, en particulier des structures utilisant des structures sont polaris es, elles n cessitent une alimentation en courant continu, cependant elles permettent d avoir du n ralisation au composant non lin airePlus g n ralement, on peut d montrer que tout composant non lin aire (diode, transistor, ) se comporte comme un m deux signaux de fr quences diff rentes f1 et f2 sont pr sents dans un circuit utilisant un composant non lin aire, on obtient en sortie du circuit un signal ayant des composantes aux fr quences :f1, 2f1, 3f1.

6 Nf1f2, 2f2, 3f2, .. nf2f1 + f2f1 - f2 ou f2 f1 Des combinaisons de produits d intermodulation comme :2f1 - f2, 2f2 f1, .. nf1 - pf2 Par filtrage, il est donc possible de r cup rer le signal la fr quence f1 + f2 et f1 - en hyperfr quence, la fonction CHANGEMENT de fr quence peut tre r alis e avec une simple SE 2 - CHANGEMENT de fr quence3 LOIFRFf1, 2f1, 3f1, .. nf1f2, 2f2, 3f2, .. nf2f1 + f2f1 - f22f1 - f2, 2f2 f1, .. nf1 - : Composant Non Lin de fr quence en r ception, fr quence plupart des r cepteurs de radiocommunication utilisent une structure avec un CHANGEMENT de fr quence en r ception.

7 Cette structure est appel e r cepteur superh t r cepteur superh t rodyneLe r cepteur superh t rodyne est la structure de r cepteur la plus utilis e, tant en radio qu'en t l vision ou en hyperfr quences (radar, GSM, ). Elle est caract ris e par l'utilisation d'un tage changeur de fr quence, ce qui permet une amplification plus ais e du structure est la suivante :Le signal modul de fr quence fE est capt par l antenne. Celui ci est amplifi de mani re s lective par l amplificateur RF. L amplificateur RF une largeur suffisante pour laisser passer tous les canaux (toutes les stations en radio) de la signal est ensuite m lang avec l oscillateur local.

8 Le signal obtenu est la fr quence fI .On a fI= fE-fOL ou fI = fE+fOL .Quand on change de station, la fr quence d entr e fE varie, la fr quence de l oscillateur local fOL varie mais la fr quence fI reste fixe. Ce qui permet d avoir tout le temps la m me s lectivit quelque soit la station re ue. La notion de s lectivit est abord e dans un paragraphe ult d modulateur permet de retrouver le message basse fr quence. L int r t de la structure est que la d modulation se fait fr quence fixe quelque soit la station re ue. Le d modulateur est un d modulateur d amplitude ou de fr dernier tage permet de mettre en forme et/ou d amplifier le signal avant utilisation.

9 TS SE 2 - CHANGEMENT de fr quence4 Oscillateur localD modulateurAmplificationou miseen forme AntenneAmplificateur RFM langeurAmplificateur FIfEfOLfIfM1Un r cepteur FM re oit des signaux dans la bande fr quence interm diaire fI est de 10,7 MHz (valeur normalis e). ) Pour un signal d entr e fE = 100 MHz, d terminer les deux valeurs possibles pour la fr quence fOL de l oscillateur ) D terminer les deux plages de variation possible pour l oscillateur n ralement, la solution retenue est celle o la fr quence de l oscillateur local est sup rieure la fr quence du signal re u.

10 La fr quence imageEn utilisant la structure pr c dente, pour une valeur de l oscillateur donn e, il existe une deuxi me fr quence d entr e qui donne une diff rence de fr quence gale la fr quence interm effet, reprenons l exemple de notre r cepteur FM recevant une station 100 valeur de l oscillateur local est de 110, a donc fI = fL - fCTS SE 2 - CHANGEMENT de fr quence52D terminer pour un signal d entr e fE =100 MHz, et pour un oscillateur local fOL = 110,7 MHz la valeur de la fr quence image, soit l autre fr quence qui pr sente l entr e g n re une diff rence de fr quence gale fI = 10,7 MHz.