Plan de cours

École de technologie supérieure Trimestre : Hiver 2012Département de génie électriqueProfesseur : Ammar KoukiPréalable : ELE412Crédits : 3ELE788 CIRCUITS ET ANTENNES MICRO-ONDESPlan de coursDESCRIPTION SOMMAIRECe cours présente, dans un premier volet, les notions de base sur les paramètres S d’uncircuit radiofréquence (RF), les divers composants et sous systèmes utilisés dans lesdomaines de la radiocommunication, les radars et la radionavigation et les architecturesRF des transmetteurs/récepteurs des terminaux de communication sans fil (2G/3G/4G).Les composants, actifs et passifs, sont étudiés et les techniques de base pour leursconceptions sont traitées. Les techniques de caractérisation expérimentale en modelinéaire et non-linéaire des composants sont également abordées. Dans le second volet,l’intégration des circuits RF et des antennes est abordée. Les principes fondamentaux defonctionnement des antennes, leurs mécanismes de rayonnement et leurs caractéristiquesspatiales et fréquentielle sont présentés. L’utilisation d’antennes multiples et d’antennesintelligentes est également introduite.OBJECTIFS− Mettre en contexte les applications des systèmes RF− Étudier les architectures des transmetteurs/récepteurs RF− Maîtriser les notions de base sur les lignes de transmission, l’abaque de Smith etl’adaptation d’impédance− Introduire les paramètres de répartition (matrice [S]) et leurs propriétés− Apprendre à identifier les composants et sous-systèmes RF et à étudier leurs fonctionset leurs caractéristiques en termes de matrice [S]− Comprendre le mécanisme de rayonnement des antennes.− Comprendre les propriétés des antennes et les paramètres qui influencent cespropriétés.− Avoir un aperçu sur les techniques de conception des antennes et les techniques demesure.− Acquérir des notions qui aident dans le choix d’antennes pour des applicationsspécifiques.STRATÉGIE PÉDAGOGIQUEUn (1) cours magistral par semaine. Des travaux dirigés et des exemples seront faits enclasse. Quelques devoirs seront aussi remis aux étudiant(e)s afin de parfaire leursconnaissances théoriques.Quatre (4) heures de laboratoire par deux semaines compléteront le contenu théorique.

PLAGIAT ET FRAUDE2 de 3Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de1 er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département degénie électrique. Afin de sensibiliser les étudiants au respect de la propriété intellectuelle,tous les étudiants doivent consulter le document Citer, pas plagier !ÉVALUATIONExamen mi-session 30 % − Date de l’examen : le 9 février 2012Examen final 30 %Travaux pratiques 20 %Devoirs 20 %ABSENCE À UN EXAMEN : Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen,l’étudiant devra justifier son absence auprès de la Coordonnatrice - Affaires départementales (Génieélectrique) pour un examen durant le trimestre et auprès du Directeur du Service de la gestionacadémique pour un examen final. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladiecertifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen, entraîneral’attribution de la note zéro (0).CONTENU (39 HEURES)1. Systèmes hyperfréquences (3 heures)a) Applications des hyperfréquencesb) Liaisons micro-ondes – notions de bruit/SNR/figure de bruitc) Transmission et réception radiod) Systèmes, sous-systèmes et composantes RFe) Architecture des transmetteurs/récepteurs sans fils et des radars2. Rappel des notions de base et introduction de la matrice [S] (4.5 heures)a) Ligne de transmissionb) Transformation d’impédancec) Abaque de Smithd) Paramètres de répartition (paramètres [S])e) Propriétés de la matrice [S]3. Composants hyperfréquences (9 heures)a) Composants passifs (coupleurs, diviseurs, filtres, atténuateurs, déphaseurs,isolateurs, circulateurs, duplexeurs)b) Composants actifs (transistors, diodes, amplificateurs, mélangeurs, détecteurs)c) Circuits balancésd) Comportements linéaire et non linéaire des composantse) Distorsions et produits d’intermodulation4. Mesures des systèmes hyperfréquences (1.5 heures)a) Analyseurs de réseaux : étalonnage et terme d’erreurb) Mesures vectorielles linéaires : paramètres [S]c) Mesures non linéaires : AM/AM, AM/PM, P1dB, harmoniques et intermodulationELE788 CIRCUITS ET ANTENNES MICRO-ONDES HIVER 2012

5. Rappel des notions de base d’électromagnétisme (3 heures)a) Équations de Maxwell, relations constitutives et conditions aux limitesb) Caractéristiques d’une onde : type, polarisation, vitesse, longueur d’onde,impédance et atténuationc) Propagation guidée vs. propagation libre3 de 36. Principes et propriétés des antennes (9 heures)a) Mécanisme de rayonnementb) Calcul des champs rayonnésc) Antenne isotrope / antenne directionnelled) Gain, directivité, résistance de radiation, impédance d’entrée, efficacité, bandepassante, largeur de faisceau et taille effectivee) Patron de rayonnementf) Zone de Fresnel7. Différents types d’antennes (9 heures)a) Classification des types d’antennesb) Antennes pour les communications sans filsc) Antennes pour les communications par satellited) Réseaux d’antennese) Orientation électronique des faisceaux d’antennes (BFN)f) Antennes intelligentes et systèmes MIMONOTE : Tous les cours sont d'une durée de 3 heures 30 minutes par semaine.TRAVAUX DE LABORATOIRE ET PROJETConceptions, réalisations et mesures de circuits hyperfréquences et d’antennes à l’aide de« Advanced Design System – ADS » et des analyseurs vectoriel et de spectre.− Étude comparative de lignes de transmission.− Conception, réalisation et test d’un diviseur de Wilkinson.− Conception, réalisation et test d’un filtre en technologie planaire− Caractérisation linéaire et non linéaire d’un amplificateur.− Conception, réalisation et test d’une antenne en plaque.− Mesure du patron de rayonnement d’une antenne en cornet.RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUESObligatoirePOZAR, David, Microwave Engineering, 3 rd Ed., Addison-Wesley & Sons, 2005.J. D. Kraus et R. J. Marhefka, Antennas For All Applications, 3rd Ed., McGraw Hill,2002ComplémentairesM. Steer, Microwave and RF Design, Scitech Publishing, 2010.Balanis, C., Antenna Theory Analysis and Design, 2nd Ed., Wiley, 1997.ELE788 CIRCUITS ET ANTENNES MICRO-ONDES HIVER 2012