ETUDE ET REALISATION DUN RECEPTEUR FM 41MHz

adapt au radio modlisme codage PPM et

synthse de frquence.

SOMMAIRE Introduction ................................................................................. 2 Quest ce quune radiocommande ? .......................................... 2 Schma fonctionnel ..................................................................... 4 Cahier des charges....................................................................... 4 Structure dun rcepteur ............................................................ 5 - Hautes Frquences............................................................. 7 - frquences intermdiaires .................................................. 14 - dmodulation ..................................................................... 21 - traitement de linformation................................................ 23 - circuits annexes ................................................................. 31 - alimentation ....................................................................... 31 Programme dinitialisation de la synthse de frquence ........ 32 - le programme..................................................................... 33 - modification des paramtres du programme ..................... 41 Ralisation .................................................................................... 43 - plaque dessais HF............................................................. 43 - plaque d'essais synthse de frquence ............................... 43

- calcul des inductances de F. Thobois ................................ 45

Qu'est ce qu'une radiocommande de modle rduit ?

Une radiocommande est une chane de transmission entre un utilisateur et les quipements de son modle rduit.

La chane de radiocommande

Les informations sont transmises par ondes lectromagntiques sur des bandes de frquences dtermines: 26.815 26.905 MHz : pour tous types de modles rduits 41.000 41.100 MHz : rserve l'aromodlisme 41.100 41.200 MHz : pour tous types de modles rduits 72.000 72.500 MHz : pour tous types de modles rduits

chaque canal a une taille de 10KHz les quipements: Le nombre et la nature des quipements d'un modle rduit imposent le type de radiocommande utiliser. Prenons le cas d'un modle le plus simple possible (voiture qui n'aurait pas de direction): le modle n'a besoin que d'une seule information recevoir pour pouvoir se dplacer. Cette information peut tre transmise sous forme binaire. Une mission Hautes Frquences indique que la voiture doit avancer, pas d'mission la voiture ne bouge pas. Ce cas est bien sr fort improbable car un modle besoin d'au minimum deux informations, voir une dizaine et plus pour les modles construits par les radiomodlistes les plus passionns qui transforment leur modle en vritable petit robot. Chacune des informations peut ainsi commander un moteur, un servomcanisme, une signalisation lumineuse ou sonore, ou tout autre quipement. Il a donc fallu trouver un moyen de transmettre autant d'informations que d'quipements. Le problme du nombre d'informations (voies) n'est pas le seul. En effet, un moteur peut tre command de deux faons diffrentes: Soit on donne au moteur une impulsion, il tourne, soit il n'en reoit pas et il reste statique ou bien tourne avec son inertie. Mais il n'est pas facile de faire dplacer un modle avec ce type de commande. La deuxime solution est de faire tourner le moteur en rglant la vitesse et le sens de rotation (voie proportionnelle). Il en est de mme pour un servomcanisme, auquel on veut donner une position prcise. Le seul moyen de transmettre plusieurs voies associes des voies proportionnelles tait de crer un systme de codage et de multiplexage universel. C'est ce qui a t fait vers les annes 1960 avec le codage PPM. Le codage PPM: Il s'agit d'un systme d'impulsions codes en position (Pulse Position Modulation).

Squence PPM: Numro des voies: 1 2 3 synchronisation Impulsion 300 s Chaque squence est constitue par :

des impulsions d'environ 300s, pour sparer chacune des voies. diffrentes voies, dont la dure constitue l'information : la dure varie entre 1 et

2 ms, avec le neutre matrialis par 1.5ms. un temps de synchronisation d'une dure d'environ 8 ms pour le diffrencier d'une

voie. Ce temps de synchronisation permet au systme un comptage des impulsions partir d'une rfrence pour qu'ensuite chaque voie puisse tre attribue de manire correcte.

On pourrait croire que le nombre de voies peut s'tendre l'infini, mais en fait il est limit par le temps d'une squence. En effet, l'information ne parvient l'quipement qu'une fois toutes les 20 ms environ. Si ce temps s'allongeait, les quipements ne seraient plus commands, et pourraient prendre n'importe quel parasite pour une information. Les rcepteurs actuels sont prvus pour 8/9 voies maximum. Le systme de modulation: De nos jours, bien que la modulation d'amplitude soit encore utilise par certains radio modlistes, la plupart des metteurs sont modulation de frquence. On parle ensuite de radiocommande FM 41MHz ou 72MHz suivant la bande de frquences utilise. Cette frquence est donne et modifiable par une paire de quartz insrs dans l'metteur et son rcepteur. Evolution des radiocommandes:

Les radiocommandes actuellement sur le march, possdent en plus de la transmission des voies, des commandes volues telles que le mixage des voies pour pouvoir manipuler par exemple un gouvernail et le moteur d'trave qui lui est associ. Toutes ces options sont inclues dans des modules lectroniques dont nous ne feront pas l'tude.

D'autres radiocommandes acceptent aussi bien les modulations PPM que PCM beaucoup plus complexe, mais scurises.

Cahier des charges

Conception dun module de rception type radiocommande de modles rduits avec les particularits suivantes :

Cration du rcepteur partir des informations fournies par P. Techer (RC-FM

Receiver 41 MHz synthesised frequency), et de larticle du mensuel Modle Rduit dAvion n705 de septembre 1998, tudi par F. Thobois (RX 21).

Technologie CMS pour la majorit des composants utiliss, pour respecter la lgret et la compacit du systme embarqu sur le modle rduit.

Rcepteur 8 voies Rception 41MHz, modulation de frquence, codage PPM Double changement de frquence (FI1=10.7 MHz, FI2= 455KHz) Synthse de frquence gre par microcontrleur Changement de la frquence reue par programmation Contrle Automatique du Gain de lamplification du signal reu Alimentation stabilise 100mA

Structure dun rcepteur

Un rcepteur, pour tre efficace, doit capter le signal dmission (bande de frquences

ou frquence fixe), slectionner la frquence sollicite sil sagit dune bande de frquences, dmoduler le signal pour en extraire linformation, et dcoder et traiter cette information.

Pour cela un rcepteur comprend : 1 amplificateur qui reoit le signal de lantenne "pr-filtr" sur la frquence choisie. 1 ou plusieurs mlangeurs de rception pour abaisser la frquence jusqu' une

frquence intermdiaire, suivi(s) d'un(de) filtre(s) passe-bande. Chaque mlangeur est associ un oscillateur local frquence stable.

1 systme de dmodulation. Peuvent ensuite se rajouter des lments tels que la synthse de frquence d'un oscillateur local, le contrle automatique de gain de l'amplificateur, qui viendront augmenter les qualits du rcepteur. Ces qualits peuvent tre rsumes ainsi : La sensibilit, qui est l'aptitude permettre l'coute de signaux de faible amplitude.

La valeur de la sensibilit est donne par la plus petite valeur du signal qu'il faut en entre pour obtenir un rapport S/B donn. Elle s'exprime en mV.

La slectivit, qui dfinit l'cart minimum entre 2 stations permettant au rcepteur

une coute sans brouillage. Elle rsume l'aptitude du rcepteur rejeter les signaux se trouvant en dehors de sa bande passante. Elle s'exprime en Hertz.

La linarit, qui est la capacit d'un rcepteur recevoir un signal faible en

prsence de signaux brouilleurs de forte amplitude.

La fidlit, qui dfinit le pourcentage de signaux parasites en sortie du rcepteur par rapport au signal utile. Il s'agit en fait de la capacit du rcepteur restituer le signal modulant sans dformation.

La stabilit, qui donne l'aptitude du rcepteur rester cal sur la frquence

slectionne dans le temps ou lorsque les conditions extrieures varient. Elle est donne en Hertz ou fraction de la frquence d'accord du rcepteur.

Ces qualits ont chacune leur importance mais notre tude se fera uniquement en tenant compte de la slectivit, de la sensibilit et de la stabilit, qui sont des paramtres facilement rglables et accessibles, et dont dcoulent tous les autres.

Reprsentation fonctionnelle gnrale d'un rcepteur HF

HF FI Dmod. Tr. info

Circuits annexes

Alimentation

Tous les rcepteurs sont constitus sur la mme base et se composent de 6 parties

principales qui peuvent tre dcrites ainsi : L'ensemble 'hautes frquences' : le rle de ce premier ensemble est de traiter le

signal issu de l'antenne. Aprs avoir capt les signaux, mme les plus faibles, cette partie doit les rendre utilisables. Elle est donc charge de les amplifier aprs en avoir fait une slection 'grossire'.

L'ensemble 'frquence intermdiaire' : la deuxime partie est charge de

slectionner la frquence qui nous intresse. Pour cela, et l'aide de plusieurs circuits, la frquence de rception va tre change sans en altrer son information. On obtient ainsi une frquence intermdiaire (F.I.).

L'ensemble 'dmodulation' : une fois l'information slectionne et rendue plus

accessible par le changement de frquence, cet tage traite le signal pour en extraire l'information (ou modulation).

L'ensemble 'traitement de l'information' : cet tage final est la partie qui rend le

signal exploitable. Il s'agit dans la plupart des cas d'un dcodage d'informations.

L'ensemble 'circuits annexes' : le rcepteur est compos ensuite de diffrents lments qui s'ajoutent aux parties principales pour en amliorer la qualit (contrle automatique de gain, stabilisation en frquence, )

L'ensemble 'alimentation' : Il constitue la source de courant de l'ensemble. Sa

stabilit est loin d'tre une donne ngligeable.

Aprs avoir prsent les quelques lments qui composent un rcepteur, nous allons

nous efforcer de faire correspondre cette structure celle de notre rcepteur.

Etude de la partie HF

antenne

CAG

ampli Pr-filtre+

Pr - filtre

Lantenne : une antenne de rception traduit un rayonnement lectromagntique en un

courant induit. Ce courant, de trs faible valeur, dpend essentiellement de la puissance de lmetteur, de la distance qui spare lantenne de cet metteur, mais aussi et surtout de la faon dont lantenne est accorde la frquence que lon veut recevoir.

En ce qui concerne la puissance, elle rpond lquation : Precep = k . Pmett / d (d : distance en kilomtres) et on peut esprer quelques nanowatts, voir microwatt la rception. L'accord d'antenne se fait par la longueur qu'on lui donne, et cette longueur dpend de la

longueur d'onde () du signal donne par l'quation : (m) = c(m/s) / f (Hz) c: clrit ou vitesse de propagation de londe lectromagntique dans le vide c = 3.108 (m/s) pour la frquence qui nous concerne (41MHz), on obtient = 7.32 m. Il est bien sr inconcevable de mettre une antenne de plus de 7m sur un modle rduit, et

pour rsoudre ce genre de problme, on a recours certaines techniques: En radiomodlisme, et dans la plupart des rcepteurs, on utilise une antenne dite quart

donde (ou antenne fouet).

En fait, il sagit dune antenne demi-onde, sur laquelle le quart donde manquant est

remplac par un plan de masse (masse du circuit, botier mtallique, terre, ou sol). Pour notre montage, le plan de masse utilis est celui du circuit imprim. Nanmoins, une antenne quart donde cale sur 41MHz a toujours une longueur de

7.32 (m) / 4 = 1.83 (m) Lantenne, encore trop longue, sera enfin allonge lectriquement par une bobine la base

de lantenne. Cette bobine est prise en compte dans la valeur de linductance du filtre dentre.

Sans entrer dans les formules de calcul de cette nouvelle inductance, on sait qu'en moyenne si on rduit l'antenne de moiti (90cm) la self d'entre, additionne celle du filtre,

devra tre d'environ 1.6H, et de 2.8H pour une antenne rduite au tiers (60cm). Il est tout de mme bon de remarquer qu'une antenne rduite de moiti (du tiers), rduit sa porte de moiti (respectivement du tiers).

Grard Magret a dcrit plus longuement ces informations lors de son cours sur les antennes (rfrence en bibliographie).

Filtres d'entre

Schma n1

Sur une antenne de rception, toutes les missions radiolectriques sont reues, et seule

celle qui nous intresse doit tre slectionne. Les filtres d'entre de notre rcepteur ne vont pas slectionner prcisment la frquence qui

nous intresse, mais plutt une bande de frquences d'environ 1MHz, de laquelle nous allons pouvoir tirer une information.

Pour cela on utilise le principe de la rsonance dun circuit LC parallle dont la frquence

de rsonance rpond lquation: Fres = 1 / (2 LC) suivant le schma de notre rcepteur et pour obtenir une frquence de rsonance de

41MHz, L correspond L1 et C C1. Par le calcul, on obtient L1 = 837nH, avec c dfini et fixe pour simplifier le circuit.

La rsonance correspond au moment o limpdance quivalente du circuit LC est maximale. La rponse du circuit donne alors l'allure d'un filtre passe bande.

Le diagramme de bode dun simple circuit LC parallle dont les composants sont calculs

pour une frquence de rsonance de 41 MHz, correspond au graph suivant :

On constate que la bande passante d'un tel filtre est trs large (environ 200MHz dans notre

cas) et donc qu'un circuit LC parallle ne constitue pas un filtre slectif. On rappelle que les canaux de la bande de radiocommande rserve au radio modlisme

ont une largeur de 10KHz, et donc que toutes les frquences dpassants ne sont que des parasites et des interfrences.

La mthode utilise par F.Thobois pour slectionner de manire plus efficace est de faire

arriver la base de l'antenne sur une inductance point milieu (cf schma de la page prcdente). Celle-ci se comporte alors comme un transformateur ce qui modifie ainsi l'impdance de l'antenne, jusque l de 36, et fait varier le facteur de qualit du circuit rsonant.

Rappel: La fonction de transfert d'un circuit RLC est donne par l'quation: 1 ----------------------------------- 1/R [1 + Qp (/0-0/)] avec Qp coefficient de qualit du circuit : Qp = R C / L remarque : plus le coefficient de qualit est grand, et plus le filtre est slectif. Le diagramme de bode d'un tel circuit donne alors l'allure d'un filtre nettement plus

slectif (bande passante d'environ 40 MHz) :

Pour raliser ce filtre, il nous a donc fallu 2 composants: une capacit de valeur de 15 18pF (valeur normalise) une inductance d'environ 830nH qui doit tre de plus adapte aux frquences de

41 MHz.

Deux possibilits soffraient alors nous, pour raliser cette inductance: soit lutilisation de bobine mandrin dont la valeur de linductance est variable, soit lutilisation de bobine fabrique la main.

F. Thobois, le concepteur du RX21, se proposait de nous fournir pour une modique somme la srie des 4 bobines utiles la ralisation du rcepteur, et rgles sa faon.

Lors des premiers essais sur une plaque HF de test, nous avions l'intention de raliser notre rcepteur sans l'aide de F. Thobois mais nous avons remarqu que la bobine TOKO 2K509 propose par Techer ne correspondait pas la frquence utilise (cf chapitre 1er oscillateur local). C'est pourquoi, nous avons choisi la solution la plus sre et avons dcid de commander les bobines chez F. Thobois pour tre certains d'avoir des inductances parfaitement calcules pour le montage (cf . mesure des valeurs de bobines).

Cependant, la slectivit du filtre d'entre n'est pas encore parfaite, c'est pourquoi un deuxime circuit rsonant est plac la suite de l'amplificateur FET. Son principe est une nouvelle fois celui d'un circuit LC parallle (cf schma n1 :L2 // C3).

La slectivit est remarque sur le diagramme de Bode du circuit (signal VDB (OUT2)): La bande passante n'est plus que de 30 MHz.

Remarque : tous ces calculs de bande passante ne sont que purement thoriques, et

l'entre du MC3362 la bande passante du signal est sans doute trs suprieure. Nanmoins, ils prsentent trs clairement l'utilit d'un tel systme et son efficacit.

Adaptation d'impdance: Nous avons dcrit la fonction de L3 comme tant l'inductance du dernier filtre passe bande

du circuit d'entre, mais cette utilit n'est pas la seule. En effet, l'entre du circuit MC3362 ncessite une adaptation d'impdance et celle-ci a t ralise dans notre circuit par un transformateur.

L'impdance srie quivalente du circuit est de (450-350j) , il faut donc d'aprs cette impdance essayer de transmettre le maximum de puissance sur l'entre.

Considrons un transformateur parfait de rapport de transformation m, et X l'impdance

quivalente de l'entre du circuit (X = 450-350j).

Nous pouvons crire Us =X Is = m Ue et Ie = -mIs (Is courant de sortie, Ie courant d'entre) Ue/Ie = -Us/m * 1/ -mIs = Us/Is * 1/m = X / m Donc Ue/Ie = X/m = (450-350j)/m

Avec Ue/Ie =Xe (impdance de l'ensemble transformateur-charge). On obtient le schma quivalent suivant: D'aprs la thorie de l'adaptation d'impdance, il faut donc que l'impdance du circuit

amont Xa rponde l'quation: Xa = Xe* Donc Xa = 450/m + 350j/m Dans notre cas un circuit inductif correspondra puisque X tait de type capacitif. Remarque: Une nouvelle fois la thorie nous permet une approche de la raction du

circuit. Nous savons maintenant qu'un transformateur permettra dans ce cas de transmettre un maximum de puissance indpendamment de la frquence, mais seule la pratique sur le circuit nous donnera une adaptation correcte.

Remarque: la documentation constructeur MOTOROLA du

MC3362, conseille un transformateur de rapport 2/6 pour un circuit

d'entre de 50 .

Amplificateur FET

Le montage de l'amplificateur inclus dans notre projet est un montage grille commune et

peut tre reprsent par le schma suivant avec Ve symbolisant le signal issu du filtre d'antenne et Zs la charge de l'amplificateur:

Le schma quivalent petits signaux donne :

On peut grce ce dernier schma comprendre le principe de l'amplification en tension et

du principe du contrle automatique de gain. Avec 1 / Y22 = Rsistance d'entre Re: Re = R1 // R1 =1000 Rsistance de sortie Rs: Rs = + R1 = 50 E+06 Amplification en tension GV : GV = Vs /Ve = Vs / -VGS = -Zs SVGS / -VGS GV = Zs S Avec S reprsentant la transconductance du transistor FET. S 2.5 E-03 L'entre de l'amplificateur faible impdance (Re = 1000) permet de faire circuler le

courant faible provenant de la base de l'antenne. Ce courant fait varier la tension VGS ainsi que le courant de sortie proportionnel cette tension VGS. Il en rsulte des variations de tension sur la sortie Vs.

Nous venons de montrer l'efficacit d'un tel circuit convertir un courant de faible

amplitude en une tension exploitable. Mais les caractristiques de cet amplificateur sont aussi marques par sa slectivit.

En effet, dans le paragraphe prcdent nous avons vu que la tension de sortie dpendait de

Zs, impdance du circuit de charge. Pour obtenir un circuit slectif il faut placer une charge dont l'impdance n'est leve que dans une bande de frquence troite. L'impdance peut donc tre un circuit L//C qui possde la caractristique de prsenter cette impdance importante uniquement autour de la frquence de rsonance.

De ce fait, l'amplificateur grille commune fait partie intgrante du systme de filtrage de

l'entre du rcepteur. Un diagramme de Bode simul, avec comme circuit de charge un L//C, donne ce genre de graph. trs slectif sur la frquence d'accord:

Cette slectivit a son importance dans ce montage car, comme tous les circuits actifs,

l'amplificateur dlivre des harmoniques pouvant perturber le systme. Ces harmoniques sont filtres ds la sortie.

Etude de la partie Frquences Intermdiaires

Tout comme dans un metteur, il est quasiment impossible d'mettre une basse frquence dans un rcepteur il est inconcevable de travailler sur des hautes frquences et de les dmoduler. On est oblig d'utiliser un systme de rabaissement de la frquence sans altration du signal.

Ce principe est obtenu l'aide d'un mlangeur qui va convoluer, dans le domaine frquentiel, le signal arrivant de l'antenne (signal composante HF) avec un signal issu d'un oscillateur que l'on appelle oscillateur local (OL).

Fe = Ae cos (e t) Fol = A ol cos (ol t) Prenons le cas o Fe > Fol :

D'aprs le thorme de la convolution on obtient un signal de sortie Fs en fonction des frquences (Fe+Fol), (Fe-Fol) et de leur image respective dans les frquences ngatives.

Si Fe < Fol : D'aprs le thorme de la convolution on obtient un signal de sortie Fs en fonction des

frquences (Fe+Fol) (Fol-Fe) et de leur image respective dans les frquences ngatives. Ce que l'on veut obtenir dans notre cas, c'est une frquence plus faible que celle d'entre.

Ceci est possible avec la composante (Fe-fol) ou bien (Fol-Fe) suivant la position de la frquence de l'oscillateur local par rapport la frquence d'entre.

Dfinition: Un oscillateur local fonctionnant une frquence suprieure(infrieure) celle de la

frquence d'entre donne un rcepteur superhtrodyne fonctionnant en supradyne (respectivement infradyne).

Quel que soit le type de rcepteur, on adapte dans tous les cas la frquence de l'oscillateur local celle de l'metteur dsir. Une frquence intermdiaire (FI) est la frquence obtenue la sortie du mlangeur. Cette frquence reste toujours la mme. Avantage du changement de frquence: Le changement de frquence permet de disposer en sortie du mlangeur d'une frquence FI fixe. En effet, la frquence d'entre peut avoir tendance glisser en frquence, dans ce cas il suffit de faire suivre la frquence de l'oscillateur local et les tages suivants restent les mmes. En consquence, l'amplification de ce signal est simplifie puisque la bande passante de

l'amplificateur est calcule autour de cette frquence FI. De mme il est plus simple de travailler sur un signal basses frquences qu' des frquences hautes. Inconvnients du changement de frquence: Il faut prendre en compte la stabilit de l'oscillateur local qui doit tre parfaite. De plus, le signal Fol ne fait qu'ajouter une composante HF dans un systme dj trs perturb. En effet, le signal FOL n'est pas pur et une srie d'harmoniques viennent s'ajouter au signal FI. Enfin, un rcepteur de type superhtrodyne est bas sur un fonctionnement soit en infradyne soit en supradyne. Un tel fonctionnement reste nanmoins quelque peu formel car il et toujours possible d'obtenir un fonctionnement dans un mode pour la frquence recevoir et un signal en mode inverse pour un signal situ sur une autre frquence. Cette frquence est appele frquence image (Fim). Essayons de voir maintenant si les problmes cits ci dessus en sont rellement et voyons quel point ils affectent notre systme. Soit un fonctionnement en supradyne : Fi = Fol - Fe donc Fi = Fim Fol Ce qui donne Fim =2Fi+Fe Dans le cas de notre rcepteur, la frquence Fe = 41MHz ,et la 1re FI =10.7MHz. Fim = 2*10.7 MHz + 41MHz = 62.4 MHz Soit un fonctionnement en infradyne : Fi = Fe - Fol donc Fi = Fol - Fim Ce qui donne Fim = Fe 2Fi Dans le cas de notre rcepteur, la frquence Fe = 41MHz ,et la 1re FI =10.7MHz. Fim = 41 MHz 2*10.7MHz = 19.6 MHz Problmes dus aux harmoniques de Fol: Une harmonique peut avoir un niveau suffisant pour pouvoir perturber le signal FI. En effet, tout comme il existe des frquences images la frquence de rception, une frquence de brouillage (Fb) serait une frquence avec laquelle on obtiendrait une FI grce l'harmonique 2 de l'oscillateur local. On effectue ce calcul uniquement sur l'harmonique 2, en supposant que les autres sont trop faibles pour avoir une quelconque influence sur FI. Prenons le cas d'un metteur assez puissant se trouvant sur cette frquence Fb, et : Un rcepteur en infradyne : Fi = Fe Fol donc Fol = Fe Fi L'harmonique 2 de Fol donne : Fi = Fb 2Fol = Fb 2 (Fe-Fi)

Fb = 2Fe - Fi Dans notre cas : Fb = 2*41MHz 10.7MHz =71.3MHz De mme ce rcepteur peut crer une FI d'aprs : Fi = 2Fol - Fb'

Fb' = 2 Fe-3Fi Dans notre cas Fb' = 2*41MHz 3*10.7MHz = 49.9MHz Un rcepteur en supradyne : De la mme faon on obtient Fb = 2Fe+Fi Et Fb'=2Fe+3Fi Soit Fb = 92.7MHz et Fb'= 114.1MHz Conclusion sur le danger des frquences images et de brouillage: Notre rcepteur, comme la plupart des rcepteurs superhtrodynes, possde un 1re frquence intermdiaire 10.7MHz. Nous avons remarqu, par les calculs prcdents, que certaines frquences pouvaient tre reues par le rcepteur et traites comme le 41MHz que l'on attend. Pour rsumer toutes ces frquences :

Fonctionnement en supradyne: Fim = 69.4MHz Fb = 92.7MHz Fb' = 114.1MHz

fonctionnement en infradyne: Fim = 19.6MHz Fb = 71.3MHz Fb'= 49.9MHz

Toutes ces frquences deviennent un danger potentiel pour le rcepteur, et en particulier celle de 92.7MHz qui se trouve au milieu de la bande radios FM dans le cas d'une utilisation en supradyne, et l'on voit ici l'importance de la slection des filtres d'entre dveloppe dans le chapitre prcdent. Cette tude des frquences 'gnantes' permet le choix du fonctionnement du rcepteur. Dans notre cas, l'utilisation en infradyne parat plus judicieuse (Fol = 30.3MHz), mais ce choix s'est fait essentiellement parce qu'il est toujours plus facile de raliser un oscillateur 30.3MHz qu' 51.7MHz.

Rcepteur double changement de frquence :

Le double changement de frquence voit son utilit pour rsoudre diffrents problmes de la rception hautes frquences. Le premier est de travailler des frquences de quelques dizaines de Mgahertz alors qu'il est simple d'obtenir un filtre dont la bande passante est de 9KHz 40dB (cf documentation constructeur filtre CFWS455G MURATA). Le deuxime est la suppression de la frquence image. En effet, dans notre cas on souhaite slectionner un signal de 10KHz de bande passante (Bw). Le coefficient de surtension Q du filtre passe bande qui devra raliser cette slection la frquence intermdiaire 1 vaut FI1/Bw. Grce au double changement de frquence et la frquence intermdiaire 2 faible, le coefficient FI2/Bw n'a plus besoin d'tre aussi lev. Avec une FI2 de 455KHz, une bande passante Bw de 10KHz peut tre ainsi obtenue avec un filtre dont le coefficient de surtension est de 45. Nous avons remarqu, dans les paragraphes prcdents, que le problme de la frquence image peut tre limin uniquement par le filtre d'entre. Le fait d'utiliser un double changement de frquence permet d'avoir une frquence image assez haute en frquence. Rappel: en infradyne Fim = Fe 2Fi. On remarque alors que plus la frquence intermdiaire est leve, et plus la frquence image s'loigne de la frquence de rception. Ainsi, grce l'utilisation d'un double changement de frquence, il est plus simple de filtrer la frquence image.

Dans un rcepteur double changement de frquence, le premier changement permet une rjection de la frquence image, et le deuxime permet d'obtenir un filtre slectif.

Filtrage du signal au niveau des Frquences intermdiaires: Le choix des frquences intermdiaires est limit par les filtres dont la frquence est fixe. Les frquences standards sont pour la plupart : 455KHZ, 10.7MHz, 21.4MHz, 70MHz, 130MHz, 140MHz, 480MHz. La technologie de fabrication des filtres dpend ensuite de la frquence. Pour des frquences jusqu' 10MHz, il s'agit de filtres cramiques. Jusqu' quelques dizaines de Mhz les filtres sont quartz, puis ondes de surface pour des frquences suprieures. Le choix de la technologie est ensuite limit par la largeur de filtre que l'on veut obtenir.

Etude de la partie frquence intermdiaire dans notre rcepteur

Nous avons choisi comme frquences intermdiaires 10.7MHz et 455KHz. Ces frquences sont les plus gnralement utilises dans les rcepteurs et les filtres de bande sont ainsi faciles trouver. Les fonctions de changement de frquence sont ralises grce au circuit MC 3362 (MOTOROLA) spcialement conu cet effet. En plus du changement de frquence, le circuit ralise une amplification du signal dont la valeur est donne par le schma 6 de la documentation constructeur. Exemple: un signal entrant avec une valeur d'environ 1mV, sort du 1er changement de frquence environ 19mV, et 130mV du 2me oscillateur. Cette amplification est non ngligeable pour l'efficacit de la dmodulation. L'oscillateur local 1 (FI =10.7MHz): Afin de pouvoir accder toute la bande de frquences de radiomodlisme, nous devions crer un oscillateur local frquence variable permettant une rception entre 41 et 41.2MHz. Ceci n'tait possible que par un circuit oscillant L//C dont la capacit tait mise en parallle avec une varicap dont la valeur varie grce une tension apporte ses bornes (cf. synthse de frquence). Ainsi la frquence de rsonance fr est variable et l'oscillateur obtenu est appel VCO (Voltage controlled oscillator). D'aprs l'tude faite au dbut de ce chapitre pour un rcepteur fonctionnant en infradyne, il faut : Fol = Fe Fi Soit Fol max = 41.2 MHz 10.7MHz et Fol min = 41MHz 10.7MHz Fol max = 30.5MHz et Fol min = 30.3MHz

Pour obtenir une telle frquence de rsonance, prenons une capacit parallle (C14) de 47pF associe la capacit parallle du MC3362 d'un valeur de 7.2pF. La valeur de l'inductance (L3) parallle se calcule par l'quation: Rappel: Fr = 1/(2LC) L3 = 1/ (2frC) soit L3 = 1/[2*30.4MHz(47p+7.2p)]

L3 500nF Lors des premiers tests de notre ralisation, nous pensions suivre le montage de Techer et placer une bobine TOKO 2K509 la place de L3. il s'est avr impossible de caler cet oscillateur une frquence suprieure 27MHz. Nous en avons conclu que cette bobine ne semblait pas adapte une frquence de 30MHz, et avons prfr choisir le lot de bobines fabriques main par F. Thobois.

Filtre du 1er oscillateur local (10.7MHz):

L'efficacit du filtre se fait autour de la frquence centrale, mais le filtre possde une bande passante dont la raideur des pentes est donne par le facteur de forme du filtre. Ce facteur de forme est le rapport entre la bande passante 60dB et celle 6dB. Ce que nous cherchons faire avec ce filtre n'est pas une slection parfaite du signal mais plutt un abaissement du phnomne d'intermodulation. L'intermodulation est due la non linarit de l'amplificateur d'entre. En effet, la sortie de cet amplificateur donne une addition de tous les signaux proches de la frquence de rception, ce qui peut crer de multiples frquences appeles produits d'intermodulation. Pour simplifier: Prenons le cas d'un rcepteur 41 et un deuxime 41.1MHz: f1 = 41 f2 = 41.1 les produits d'intermodulation du 2 ordre donneront: 2f1 = 82 2f2 = 82.2 f1+f2 = 82.1 f2-f1 = 0.1 les produits d'intermodulation du 3 ordre donneront: 3f1 = 123 3f2 = 123.3 2f2-f1 = 41.2 2f1-f2 = 40.9 2f2+f1 = 123.2 2f1+f2 = 123.1 on constate que certaines frquences sont proches de la frquence utile et donc gnantes. Mais un filtre d'environ 300KHz de bande passante suffit rduire les produits d'intermodulation d'ordre suprieur ou gal 3.

L'oscillateur local 2 (FI =455 KHz): Celui-ci ne doit pas varier en frquence. Il est calcul pour fonctionner en infradyne, c'est-

-dire : Fol = Fi1-Fi 2 Fol = 10.7MHz 455KHz = 10.245MHz Cette frquence est standard et les quartz taills pour cette frquence se trouvent

facilement. La mise en place et en fonctionnement d'un tel oscillateur est ensuite trs simple

puisqu'elle est dcrite dans la documentation constructeur du MC3362. Nous avons seulement

abaiss la 1re capacit parallle, et en avons ajout une deuxime variable pour assurer le rglage de l'oscillation.

Filtre du 2me oscillateur local (455KHz): Ce deuxime filtre donne la slectivit du rcepteur. En effet, c'est celui dont la bande

passante est la plus slective. Pour raliser ce filtre nous avons choisi le CFW455G du constructeur MURATA.

Sur cette srie la bande passante est donne par la dernire lettre du numro constructeur. Dans notre cas un G a une bande passante de 4.5KHz 6dB(cf. documentation technique MURATA).

Remarque : d'autres concepteurs de rcepteur modle rduit (F .Montaudon ) conseillent

des filtres de srie IT, soit une bande passante de 2KHz 6dB, et justifie ce choix par une meilleure porte. Nous avons gard le choix de F. Thobois qui, lui, ne voit pas l'utilit d'une telle slection du fait du double changement de frquence.

Conclusions sur le changement de frquence : Nous avons vu durant ces quelques paragraphes l'utilit d'un changement de frquence, en

particulier la slection que ce dispositif permet d'effectuer sur le signal reu. A la sortie de l'ensemble frquence intermdiaire, nous avons donc un signal

proportionnel au signal d'entre, amplifi, et transpos autour d'une frquence de 455KHz.

Etude de la partie dmodulation

La dmodulation a pour but de sortir l'information d'un signal modul. Nous avons vu,

dans le chapitre prcdent, que le signal obtenu en sortie du deuxime changement de frquence tait un signal 455KHz modul par un signal basse frquence. C'est ce signal basse frquence que nous souhaitons rcuprer. La modulation applique notre signal est de la modulation de frquence. Pour obtenir une tension de sortie, dont la valeur instantane est proportionnelle la diffrence entre la frquence instantane du signal reu et la frquence moyenne, nous faisons appel un circuit dmodulateur en quadrature inclus dans le MC3362. Celui-ci transforme, grce quelques composants, la modulation de frquence en une variation d'amplitude. Le dmodulateur en quadrature: Le signal modul en FM (V1), est insr dans un circuit qui se charge d'effectuer la

multiplication de ce signal avec le mme signal dphas de 90 (V2). Le signal modul en FM est suppos crt par un amplificateur satur. Le circuit dphaseur est constitu d'un LC en parallle dont la caractristique est d'effectuer un dphasage de 90 si le signal d'entre correspond sa frquence de rsonance. En cas de variation de la frquence du signal d'entre, la phase de V2 varie autour de 90. On obtient une tension moyenne la sortie du multiplieur (V), dont la variation est fonction de la variation de phase de V1.

Cas d'un dphasage de 90

La valeur moyenne de V = Vcc/2

Cas frquence V1 < Fo Si la frquence du signal est infrieure la frquence centrale du circuit rsonant, le dphasage de V2 augmente. La valeur moyenne de V augmente proportionnellement au dphasage. De mme dans le cas d'un frquence suprieure, la valeur moyenne diminue. Le filtre ajout en sortie du circuit multiplieur permet de retirer la composante HF du signal. Dans notre rcepteur, le circuit LC parallle doit tre cal sur 455KHz. Pour cela nous utilisons : Une bobine fabrique par F. Thobois d'une valeur d'environ 500H avec en parallle une capacit de 220pF. Remarque: dans le commerce, la TOKO 4102, une bobine fabrique cet effet, remplacerait sans doute celle de F. Thobois. C'est aussi celle que nous voulions utiliser pour la plaque d'essais HF, mais nous n'avons pas eu l'occasion de la tester cause des problmes du 1er oscillateur local. F0 = 455KHz Le filtre est ensuite calcul pour avoir une frquence de coupure d'une centaine de hertz soit : F0 = 1 / R C R = 150 K C = 68 nF

F0 = 98 Hz L'avantage de la dmodulation FM est son indpendance avec l'amplitude. Tout parasite se plaant sur l'amplitude du signal n'affecte pas celui-ci, grce l'crtage post dmodulation.

Etude de la partie traitement de l'information

En sortie de la dmodulation, sur la pin 13 du MC3362, on obtient des variations de tension qui vont tre mises en forme par un comparateur.

La documentation technique du MC3362, prcise que cette sortie DATA est limite

1200 Baud. Une valeur tout fait satisfaisante puisque notre squence PPM reprsente 8 bits sur une priode d'environ 20ms soit 400 bits / seconde.

Il est de mme indiqu que le comparateur forme une fonction de transfert en hystrsis uniquement si on ajoute une rsistance d'au moins 120K entre les pins 15 et 14 (raction du comparateur).

Les variations de tension obtenues la sortie du comparateur constituent un signal carr

qui va commander le systme de dcodage. Le dcodeur PPM: Comme nous l'avons dcrit au dbut de notre dossier, le codage PPM est un principe qui

existe depuis les prmices de la radiocommande. Son principe n'a pas volu car il est le plus adapt aux demandes des quipements d'un modle rduit.

Rappel: la squence PPM est une suite d'impulsions dont le nombre dpend du nombre

d'quipements (voies) de la radiocommande. Le temps sparant chaque impulsion constitue l'information utile.

Le principe du dcodage PPM rside dans le placement, sur chacune des voies, d'une

impulsion de dure gale la dure sparant les impulsions de la squence.

Pour raliser simplement le dcodage, on utilise un registre dcalage base de bascules

D.

L'entre 'Squence PPM' reoit le signal PPM, dont les impulsions constituent un

dclenchement de l'horloge (CLK) du registre. Cette mme impulsion fait conduire le transistor qui devient passant et court-circuite le condensateur qui se dcharge instantanment. Lorsque l'impulsion s'arrte, le transistor se bloque et le condensateur se charge au travers de R. La constante de temps de la charge est calcule pour que la tension aux bornes du transistor n'atteigne pas un seuil suffisant pour renvoyer un '1' sur l'entre DATA. Seul le temps de synchronisation de la squence pourra atteindre ce seuil et renvoyer un 1 sur l'entre DATA.

Seuil de basculement = Vdd / 2 Temps de synchronisation = 8ms Dure maximal par voie = 2ms

Vc = Vf +(Vi-Vf)e-t/ Soit Vdd/2 = Vdd + (0 Vdd) e-2E-3/ Il faut donc que la constante de temps soit suprieure 2E-3/ ln 2 2.88E-3 Nous avons choisi R15 = 47K C20 =100nF pour obtenir = 4.7E-3. Chaque voie reoit une impulsion, de dure comprise entre 1 et 2ms, toutes les 20ms. Evolution des dcodeurs: F. Thobois dans une de ces tudes proposait ce qu'il appelle le dcodeur de 3me

gnration. C'est en fait un systme qui permet de rsoudre les problmes de parasites greffs la squence PPM. En cas d'erreur de dcodage, un ensemble microcontrleur prend le relais pour envoyer une squence valide.

Ce systme peut tre intressant, surtout dans le cas o le modle rduit est sorti de la porte maximale, mais ncessite l'emploi d'un microcontrleur.

Dans le cas d'utilisation d'un tel systme, il est alors conseill d'effectuer le dcodage complet par le microcontrleur ce qui permet de gagner un peu de place puisque le registre dcalage est retir.

Synthse de frquence: Dfinition: la synthse de frquence permet de disposer d'une frquence stable et parfaitement connue sur un oscillateur peu fiable. Ce systme est plus connu sous le nom de boucle 'accrochage' ou 'verrouillage' de phase ou encore Phase Lock Loop (PLL). Ce principe est utilis dans des circuits o les quartz et autres rsonateurs ne peuvent pas tre utiliss. En effet, il est parfois utile de pouvoir contrler et faire varier la frquence d'un oscillateur. Pour cela, le circuit oscillant le plus adapt est encore le circuit LC en parallle, mais sa prcision se limite la tolrance des composants, et les drives en frquence les plus importantes sont dues aux variations de temprature. Lorsque le cahier des charges d'un systme impose les deux conditions "contrle et modification de la frquence reue" et "stabilisation en frquence", l'oscillateur contrl en tension (VCO: Voltage Control Oscillator) par une boucle verrouillage de phase s'impose. Dans notre rcepteur la PLL permet non seulement une synthse de frquence du 1er oscillateur local, mais en plus de rgler la frquence de rception par un simple changement de programme. Analyse d'une PLL:

Une PLL est un systme asservi, c'est--dire qu'une correction est apporte l'oscillateur contrl, par une tension proportionnelle la comparaison grandeur de sortie / grandeur d'entre. Dans le cas d'une comparaison de phase: une avance sur le signal de rfrence peut se traduire par une impulsion ngative. un retard sur le signal de rfrence peut se traduire par une impulsion positive. en phase avec le signal de rfrence peut se traduire par aucune variation de la tension de correction.

L'oscillateur asservir est command par une tension continue qui est obtenue en intercalant un filtre passe-bas sur la sortie du comparateur de phase. Cette tension influe sur un composant dont la valeur varie en fonction de cette tension (exemple : Varicap).

Principe de la boucle verrouillage de phase:

Le comparateur: En gnral, les PLL sont conues pour dlivrer une tension proportionnelle au dphasage des deux frquences d'entre: Vs = Kd ( ref - in) Kd coefficient de gain du comparateur, s'exprime en Volt / radian. Le composant que nous avons choisi pour raliser la boucle verrouillage de phase (MC145170), possde une sortie (Pdout) qui, la place de fournir une tension proportionnelle, dlivre des impulsions l'tat haut ou l'tat bas, dont la dure est proportionnelle au dphasage entre les deux frquences (cf. documentation constructeur MOTOROLA figure 17). Dans notre montage, la frquence contrler est de 30.400MHz et nous utilisons la frquence stable issue du quartz 10.245MHz. La comparaison de phase doit se faire sur la mme frquence, c'est pour cela que le comparateur effectue une division de frquence pour rabaisser les deux entres sur une frquence commune de 1KHz. Les valeurs de la division sont donnes au MC145170 par une squence d'initialisation (cf. initialisation de la PLL). Le VCO: La variation de frquence qu'il est possible d'obtenir avec le VCO est fonction de son gain K0: f = f0 + K0.Vcorr K0 = 100KHz / Volt =1E05 . (P.Techer, RC-FM Receiver 41MHz)

Le filtre passe bas:

Le filtre passe-bas, ajout en sortie du comparateur, est prvu pour le lissage de la tension dlivre au VCO. Il est appel filtre avance de phase: La fonction de transfert est donne par : F(p) = ( 1 + R2CP ) / ( 1 + (R1+R2)CP ) Son diagramme de bode est donn par:

Pour connatre la raction de l'ensemble 'comparateur / filtre passe bas' nous avons simul la sortie du comparateur :

En fonction des impulsions du comparateur, le filtre passe bas cre une valeur moyenne permettant de commander la varicap du VCO.

La synthse de frquence dans notre projet

Le MC145170 est un circuit intgr constituant un synthtiseur de frquence. Il suffit pour le faire fonctionner de lui entrer un signal de rfrence (osc-in/osc-out) dont la frquence est stable et connue, et le signal contrler (fin). Le composant est programmable et doit recevoir une squence d'initialisation, puis les valeurs de ses 3 registres pour pouvoir fonctionner. La squence d'initialisation permet de garantir une mise sous tension correcte du MC145170. Cette squence peut tre vite si on arrive placer un tat haute impdance sur l'entre CLK du circuit lors de la mise sous tension. N'ayant pas cette possibilit, nous avons prfr faire cette initialisation par le programme. Elle se compose de 2 squences dfinies I et II sur le graph ci-dessous et dans le programme:

Les 3 registres sont ensuite dfinis par : Le registre d'tat (C) permet de valider certaines fonctions du circuit, et en particulier l'tat de la sortie lorsque la frquence contrler est en avance ou en retard sur le signal de rfrence. Nous avons choisi pour ce registre une squence binaire correspondant : 0 1 0 0 0 1 0 0 Les registres R et N permettent d'effectuer une division de la frquence des signaux appliqus en entre (respectivement signal de rfrence, signal contrler), et ceci dans le but de pouvoir les comparer sur une mme frquence appele pas. Nous avons choisi ce pas 1KHz soit une division par 10245 pour la frquence de rfrence, puisque celle-ci vient du quartz de oscillateur local 2, et une division par 30300-30500 pour la frquence contrler suivant la frquence que l'on veut recevoir.

Contrle automatique de gain: Le contrle automatique de gain est un dispositif qui permet de conserver, en sortie de l'tage dtecteur, un niveau constant lorsque le signal d'entre varie. En effet, cause de la modification des conditions de propagation du signal ou bien cause d'un changement de position ou de direction de l'antenne, l'amplitude du signal reu fluctue. Ces variations sont d'autant plus nombreuses quand le rcepteur, et dans notre cas le modle rduit, est en mouvement. Le principe du contrle automatique de gain (CAG) est de compenser ses variations en agissant sur l'amplification d'entre. La dtection de ces variations se fait sur l'amplitude du signal de la porteuse qui doit rester, avec ce systme, sensiblement constant. Ce principe permet ainsi d'amliorer la sensibilit du rcepteur et d'viter tous les problmes dus aux produits d'intermodulation. Au niveau de l'amplificateur d'entre, il faut rduire le courant traversant le FET pour diminuer le gain.

Le courant envoy sur l'entre CAG fait varier le courant ID, agissant ainsi sur la transconductance (S) du transistor et donc sur son gain. L'amplificateur rpond en effet aux quations:

S = S0 (ID/IDSS) Vs = S . VGS Ce courant de correction, provenant de l'tage de dmodulation du rcepteur, est appel RSSI. En fait le MC3362 dlivre sur la pin 10 un courant proportionnel l'amplitude de la porteuse du signal reu.

Ce courant, amplifi par les transistors T2 et T3, vient commander le courant traversant la rsistance R2. Si le courant RSSI est fort, T3 est bloqu et la tension aux bornes de R2 est nulle. T1 fonctionne alors en attnuateur. De la mme faon, sur un signal faible, T3 conduit et T1 amplifie. D'aprs F. Thobois, la dynamique du CAG serait de 10dB +10dB, soit une amplification variant de 1 100.

L'alimentation La stabilit de l'alimentation de notre rcepteur semble tre un paramtre important. En effet, une variation de la tension d'alimentation, sur un mouvement de servos par exemple, fait varier la tension de la varicap du 1er oscillateur local et donc la stabilit en frquence n'est plus assure. Cette mme variation de tension peut aussi agir sur l'amplificateur d'entre et donc sur la rception du signal. Le montage complet ayant une consommation d'environ 10mA, et la tension dlivre par les accus, utiliss dans les modles rduits, tant de 6 V, il nous fallait utiliser un rgulateur faible tension de dchet et faible courant. Le concepteur du RX21 indique, par contre, que l'ajout d'un rgulateur dans un montage apporte toujours un bruit qui tend se retrouver dans le signal. Un deuxime inconvnient du rgulateur rside dans le fait qu'il faut toujours maintenir la tension de la batterie suprieure celle de la tension rgule + la tension de dchet. Choix du rgulateur: En suivant le montage de F. Thobois, nous avons choisi le LM 2931CM, version ajustable et CMS. Il permet un rglage de la tension de sortie entre 3 et 24V. Calcul des composants permettant de rgler la tension de rgulation: D'aprs la documentation constructeur: Vout = Ref voltage * (R16 + R17) / (R16) Avec une tension de rfrence, calcule sur les courbes de la documentation, gale 2.19V. Vout = 2.19 * (10000 + 27000) / 10000 = 4.4V Les condensateurs C18 et C19 de 100n sont prvus pour le dcouplage de l'alimentation, tandis que C17, dont la valeur doit tre infrieure 100F, est plac pour maintenir la stabilit.

Programme d'initialisation

de la synthse de frquence

Par PIC 16C84 MOTOROLA

Programmation et utilisation

Introduction : La boucle verrouillage de phase utilise pour la synthse de frquence ncessite un intervenant externe pour tre commande. Le choix du composant vers lequel nous nous sommes orient est le PIC 16C84. Celui-ci est peu coteux, performant et suffisamment miniaturis pour satisfaire les contraintes imposes. Le programme crire doit tre capable denvoyer par une procdure srie la configuration des registres ncessaires au fonctionnement du MC 145170. Ce programme doit tre modifiable afin de pouvoir changer la frquence synthtise par la PLL. La squence denvoi des donnes naura lieu quune seule fois, au moment de lallumage du rcepteur. Une fois lopration effectue, le microcontrleur devra se mettre automatiquement en veille, afin de diminuer sa consommation et de ne pas mobiliser la batterie inutilement. Spcifications techniques :

Le PIC 16C84 utilise une technologie RISC, ayant pour principe la sparation du bus de donne et du bus de contrle. Ceci lui permet dutiliser des instructions tendues sur 14 bits, tout en prservant un bus de donnes sur 8 bits. Chacune des 35 instructions diffrentes qui lui sont envoyes sont traites en un seul cycle dhorloge, exceptes les fonctions spciales, qui en requirent deux. Il dispose dune pile de 8 niveaux et de multiples sources dinterruptions aussi bien internes quexternes. Il est dot dune mmoire RAM de 36 octets et dune EEPROM de 1024 octets, ce qui lui confre une capacit suffisante pour y faire tenir le programme. La mmoire et lunit de calcul sont cadencs 800 KHz par un rsonateur externe ; La PLL supportant un flux de donns allant jusqu 185 MHz. Travail effectuer : Dans un premier temps, nous devrons envoyer la PLL une squence permettant son initialisation. Cette squence concernera les trois pins Din, CLK et ENB. Le diagramme suivant reprsente les trames successives envoyer sur le port RA. Celui-ci tant sur 4 bits et fonctionnant en mode de transmission parallle, nous nutiliserons que les 3 premiers bits.

Note : RA0 est reli Din RA1 est reli CLK RA2 est reli ENB

Nous avons spar la trame envoyer en trois squences, afin de simplifier lcriture et la comprhension du programme. Une fois lopration effectue, il faut envoyer les trames de donnes.

Le but de la 4me squence est denregistrer ces trames dans le registre W, et de les stocker en mmoire, laide du pointeur fsr. Cest cet endroit que les valeurs dfinissant le mode de fonctionnement de la PLL sont passes en mmoire.

La 5me squence envoie les donnes dinitialisation contenu dans la mmoire sur le

port RA. A la suite de cet envoi, la PLL est initialise et prte recevoir les donnes destines aux registres C, N et R. Le problme rside dans le fait que les bits de poids les plus significatifs (msb) doivent tre envoys avant les bits de poids les plus faibles (lsb).

La 6me squence a pour but dinverser les bits de C.

Programme : Port equ H05 Attribue ladresse 05 au port RA sur 4 bits Status equ H03 Attribue le label status ladresse 03 Fsr equ H04 Attribue le label Fsr ladresse 04 Indf equ H00 Attribue le label Indf ladresse 00 Stock equ H08 Attribue le label Stock ladresse 08 C equ H0B Attribue le label C ladresse 0B Rmsb equ H0C Attribue le label Rmsb ladresse 0C Rlsb equ H0D Attribue le label Rlsb ladresse 0D Nmsb equ H0E Attribue le label Nmsb ladresse 0E Nlsb equ H0F Attribue le label Nlsb ladresse 0F

Org 55 place le dbut du prog. ladresse 55 Enreg macro i,adr dclaration de la macro enregistrement des

donnes de ladresse adr Movlw adr dplace adr dans le registre W Movwf fsr dplace le contenu de W dans fsr Movlw 0 initialise W la valeur 0 Movwf indf place le contenu de W ladresse indf Movlw i place i dans le registre W Movwf indf place le contenu de W ladresse indf Adr++ incrmente Adr de 1 Endm Fin de la macro Lect macro adr dclaration de la macro lecture en

mmoire et sortie sur le port Movlw adr dplace adr dans le registre W Movwf fsr dplace le contenu de W dans fsr Movf indf,0 initialise indf 0 Movwf port dplace le contenu de W vers le port Adr++ incrmente Adr de 1 Endm Fin de la macro Lectreg macro dclaration de la macro de lecture de

Stock et de son envoi sur le port Movlw stock dplace stock dans le registre W

Movwf fsr dplace le contenu de W dans fsr Movf indf,0 initialise indf 0 Movwf port envoie stock (contenu dans W) sur le port Iorlw b0010 envoie un 1 logique sur CLK Movwf port

Endm Fin de la macro Movlw 0 initialise le registre W 0 Tris port permet dinitialiser le port en sortie Dbut du programme principale J=0 1re squence dinitialisation Adr = H10 initialise adr ladresse 10 While j

4me squence I = b11000100 mmorisation du registre C (PLL) Enreg i,adr I = b00101000 mmorisation du registre R MSB Enreg i,adr I = b00000101 mmorisation du registre R LSB Enreg i,adr I = b01110110 mmorisation du registre N MSB Enreg i,adr I = b01011100 mmorisation du registre N LSB Enreg i,adr 5me squence Adr = H10 initialise adr ladresse 10

While adr < H25 dbut de la boucle Lect adr lance la macro lect Endw fin de la boucle (aprs 25 cycles) Adr H '23' Lect adr mise 0 de /ENB 6me squence J=0 While j

While j

While j

Dtail du fonctionnement des macros : Macro Enreg : Cest un sous-programme permettant, grce un passage par valeur des arguments i et adr, le stockage en mmoire de la valeur i sur 8 bits ladresse adr. Une incrmentation de ladresse est effectue pour que le pointeur mmoire se place immdiatement ladresse suivante.

Macro Lect : Sous-programme de lecture de la valeur pointe par adr. La valeur sur 4 bits lue est envoye sur le port RA0 RA3. Macro Lectreg : Effectue la mme tche que la macro Lect, mais lit les valeurs dans le registre stock, les envoie sur le port RA0 et envoie un 1 logique sur le port RA1. En effet, un front montant doit tre envoy sur la borne CLK du MC145170, pour que les donnes envoyes sur Din soient prisent en compte. Le niveau haut sur la sortie CLK est effectu par un OU logique entre la valeur de STOCK et la valeur binaire 0010. Plan doccupation de la zone mmoire :

Adresse donnes Commentaire Adresse donnes Commentaire8 00000000 Registre STOCK 18 100B 11000100 Registre C 19 000C 00101000 Registre R MSB 1A 010D 00000101 Registre R LSB 1B 000E 01110110 Registre N MSB 1C 010F 01011100 Registre N LSB 1D 00010 100 1E 01011 110 1 F 00112 100 20 01113 110 21 00014 100 22 01015 110 23 00016 100 24 10017 110

Plan de la zone mmoire des donnes,

Squence n1

squence n2

squence n3

Changement des paramtres du programme:

Afin d'viter d'avoir changer de quartz, comme sur un rcepteur de radiocommande

normal, le programme et le montage ont t conus de faon pouvoir modifier rapidement et simplement la frquence de rception. Cette modification se fait au niveau soft, au sein du programme assembleur, aux lignes : [.] adr = H'B' ;************************************************************************ ;* Les valeurs de registres sont modifiables dans cette partie du programme* ;************************************************************************ ;********** registre c ***************************** i = b'11000100' enreg i,adr ;********** registre R = 10245 ********************* i = b'00101000' ;registre R MSB enreg i,adr i = b'00000101' ;registre R LSB enreg i,adr ;*********** registre N = 30300 ******************** i = b'01110110' ;registre N MSB enreg i,adr i = b'01011100' ;registre N LSB enreg i,adr [.] Remarque : les valeurs modifiables sont les valeurs en gras et correspondent la frquence de rfrence pour le registre R, et la frquence contrle pour le registre N. Le registre C est le registre d'tat du MC145170. (cf documentation constructeur MOTOROLA MC145170). Utilisation du logiciel MPLAB: Pour modifier le programme, il faut utiliser le logiciel MPLAB, conu pour la programmation de PIC, de la faon suivante:

Entrer le programme sur une nouvelle feuille, et le sauver en .ASM Crer un nouveau projet .PJT

Au bas de la fentre EDIT PROJECT, slectionner le nom de projet que l'on vient de

crer et cliquer sur l'onglet NODE PROPERTIES.

Valider la fentre Node Properties par OK

Cliquer sur l'onglet ADD NODE et slectionner le programme qui vient d'tre cr. Celui-ci est ajout automatiquement comme nouveau programme du projet.

Valider le projet par OK Dans le menu Option / Processor setup / clock frequency, mettre une frquence de

1MHz (mme si l'oscillateur du PIC fonctionne sur 800KHz) Dans le menu Picstart plus / Enable programmer choisir le PIC16C84, l'oscillateur

XT, watchdog timer OFF, Power up timer OFF, code protect : OFF. Effacer la mmoire du logiciel par le menu Picstart plus / Erase program memory Compiler le programme l'aide du menu Project / build all et vrifier les erreurs du

programme. Remarque : la fonction TRIS est marqu par un warning lors de la compilation. Cette fonction permet de donner une direction aux ports d'entres/sorties et est donc indispensable au programme. Lors de l'utilisation ce warning ne gne en rien le fonctionnement.

Programmer le microcontrleur l'aide du menu Picstart plus / program verify Test du programme : Aucun moyen d'mulation n'est fourni avec le logiciel MPLAB, et l'ensemble PICSTART PLUS. De ce fait, le seul moyen de tester le programme est de le faire fonctionner sur la plaque de test et de vrifier si la dernire squence, qui doit encore se trouver sur le port de sortie, correspond la dernire squence du programme. En l'occurrence, la dernire squence attendue dans notre programme est : 1 0 0 sur les pins PA2, PA1, PA0 du microcontrleur.

Plaque d'essais HF

Afin de tester l'efficacit des bobines proposes par P. Techer, nous avons ralis en milieu d'anne une premire plaque regroupant toute la partie Hautes Frquences en partant de l'antenne jusqu' la dmodulation.

Cette plaque tait base sur le schma de principe suivant:

La partie amplification tait ralise par un FET J310 en grille commune et la partie pr-

filtrage ralise l'aide de 2 circuits LC parallles avec une TOKO 2K509 comme inductance.

Le premier changement de frquence se faisait partir d'un oscillateur LC la frquence

de rsonance du circuit soit 30.400MHZ. L'inductance utilise tait une nouvelle fois une TOKO 2K509 avec laquelle nous n'avons pas russi faire osciller le circuit plus de 27MHz.

Le deuxime changement de frquence tait ralis l'aide d'un quartz oscillant

10.245MHz. Ce circuit fonctionnait parfaitement et reprsentait pour nous une rfrence pour savoir si le MC3362 fonctionnait encore.

La partie dmodulation enfin, tait ralise par une inductance variable 4102 (inductance

gnralement utilise pour la dmodulation 455KHz), mais n'a pas pu tre teste cause du 1er oscillateur local qui ne fonctionnait pas.

Plaque d'essais de la synthse de frquence

Afin de tester notre programme d'initialisation du MC145170, nous devions raliser une plaque regroupant la synthse de frquence avec son microcontrleur.

Cette plaque a tout d'abord t teste l'aide du logiciel fourni par MOTOROLA qui

envoi par le port parallle d'un PC les signaux ncessaires la configuration du MC 145170. Remarque : ce logiciel ne peut tre utilis que par le mode MS DOS du PC, car le

systme d'exploitation Windows NT ne permet pas l'accs aux port. Par la suite, une fois que le programme a t ralis, nous avons pu tester la plaque en

insrant sur la frquence de rfrence un signal 10.245MHz, puis un signal contrler de 30.300MHz l'aide d'un GBF et du gnrateur RF.

Le programme a t cr de sorte que si la frquence de l'oscillateur local contrler est

trop haute, le systme dlivre une tension moyenne infrieure 2.5V. Inversement, la tension moyenne de sortie est suprieure 2.5V si la frquence est trop faible.

Dfaut du programme : nous avons constat que si nous mettions un 1 sur le MSB d'un

registre celui n'tait pas pris en compte correctement et pouvait tre pris pour 11 par le circuit de PLL.

Mesures des valeurs de bobines cres par F. Thobois Afin de connatre les valeurs des bobines utilises dans le rcepteur, nous avons effectu des mesures. Celles-ci permettront plus tard de pouvoir raliser nous-mmes nos selfs. Les mesures ont t effectues en recherchant la valeur de la frquence de rsonance d'un circuit RLC parallle dont les valeurs de C et R taient connues. Le montage revient au schma suivant avec R = 100K et C fonction de la frquence de rsonance trouver :

La valeur de l'inductance est ensuite donne par l'quation: L = [ 1 / (2 Fo C) ]

Il semblerait que les inductances fabriques par F. Thobois ont t bobines sur des

carcasses de type RF 7.1 disponibles chez le fournisseur Euro-composants. Les caractristiques de chacune des bobines sont donnes dans la partie ralisation. La valeur d'inductance calcule d'aprs le nombre de spires est donne par l'quation : L = Al . n Mesure de la valeur de L1 (1er filtre d'entre): * rsonance parallle : C=18pF Fo = 51.8MHz L1 = 522nH

* rsonance srie : C=18pF Fo = 32MHz L1 = 1.17H Remarque : la valeur thorique de L1, sans tenir compte de l'antenne c'est--dire

uniquement pour faire un filtre passe bande, devrait avoir une valeur de 837nH. Si maintenant le circuit se charge en plus d'effectuer l'allongement de la longueur d'antenne (tude faite dans le chapitre partie HF) la valeur devrait atteindre un peu plus de 1H. Ralisation de L1 : Bobine type 7TK-F40, frquence prvue : 20-60MHz, Al=5.5nH. 10 spires fil maill 0.2 sous soie, avec placement au point milieu de la prise antenne. Soit L = 5.5E-9.10 = 550nH

Mesure de la valeur de L2 (2me filtre d'entre): *rsonance parallle du primaire (secondaire en l'air): C=18pF Fo = 44MHz L2 = 727nH *rsonance parallle du secondaire (primaire en l'air): C=18pF Fo = 34MHz L2 = 1.2H Ralisation de L2 : Primaire: Bobine type 7TK-F40, frquence prvue : 20-60MHz, Al=5.5nH. 5 spires fil maill 0.2. Soit L = 5.5E-9.5 = 137nH Secondaire: Bobine type 7TK-F40, frquence prvue : 20-60MHz, Al=5.5nH. 10 spires fil maill 0.2 sous soie. Soit L = 5.5E-9.5 = 137nH Mesure de la valeur de L3 (1er oscillateur local pour f osc = 30.4MHz): *rsonance parallle: C=39pF Fo = 44.37MHz L3 = 330nH * rsonance srie : C=39pF Fo = 27MHz L3 = 890nH Ralisation de L3 : Bobine type 7TK-F40, frquence prvue : 20-60MHz, Al=5.5nH. 6.5 spires fil maill sous soie 0.2. Soit L = 5.5E-9.6,5 = 232nH Mesure de la valeur de L4 (discriminateur): *rsonance parallle: C=270pF Fo = 450KHz L4 = 460H * rsonance srie : C=220pF Fo = 410KHz L3 = 560H Ralisation de L3 : Bobine type 7TK-F40, frquence prvue : 20-60MHz, Al=14nH. fil maill sous soie 0.1. Soit n = L / 14nH n = 181 spires

DUN RECEPTEUR FM 41MHzSOMMAIREIntroduction2Quest ce quune radiocommande ?2Schma fonctionnel4Structure dun rcepteur5Programme dinitialisation de la synthse de frRalisation43Structure dun rcepteurReprsentation fonctionnelle gnrale d'un rc

Schma n1Remarque: la documentation constructeur MOTOROLA Amplificateur FETEtude de la partie Frquences IntermdiairesFiltrage du signal au niveau des Frquences inteEtude de la partie frquence intermdiaire dans

Cas d'un dphasage de 90La synthse de frquence dans notre projetProgramme d'initialisation