Présentation
RÉSUMÉ
Les systèmes hyperfréquences comportent des sources de bruit externes, reçues par les antennes avec le signal, et des sources de bruit internes. Tous ces bruits peuvent être mesurés séparément, modélisés et introduits dans des simulateurs pour prévoir les performances. Les prévisions de comportement sont présentées pour les oscillateurs, les récepteurs, les émetteurs, les antennes, et pour les différents types de matériels. Le bruit est parfois à l'origine d'applications, comme le rayonnement, pour certaines images ou le brouillage pour l'annulation de signaux indésirables.
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Gérard CACHIER : Ancien élève de l'École Polytechnique, Docteur ès sciences - Consultant (ancien de Thalès)
INTRODUCTION
Lintérêt du bruit dans les hyperfréquences (bande UHF ou décimétrique ou RF, bande SHF ou centimétrique, bande EHF ou millimétrique) est venu lorsque ces bandes ont été utilisées pour les équipements courants des applications hertziennes. Egalement, de nombreux aspects techniques particuliers – les composants utilisés, les architectures mises en œuvre, et les applications – ont dû être travaillés pour répondre aux exigences, et ont créé un domaine très innovant.
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 du courant électrique, et des différentes sources de bruit physique qui accompagnent sa propagation 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 utiles (dérive de température, vieillissement…) – on les mentionnera toutefois en décrivant certains problèmes rencontrés dans les matériels.
Ce document comprend la description des sources de bruit électromagnétique externes naturelles et celles liées aux activités humaines, ainsi que les sources physiques de bruit propres des équipements et liées à leur fonctionnement. L'analyse des bruits est ensuite faite pour les différents composants et fonctions utilisés dans les matériels, ce qui révèle des situations très différentes et explique la complexité des architectures utilisées. L'impact du bruit sur les performances des systèmes est abordé à travers des exemples représentatifs (les lecteurs se reporteront aux références bibliographiques pour avoir des informations plus complètes sur les systèmes hyperfréquences concernés). Le dernier paragraphe montre qu'il est aussi possible d'utiliser le bruit comme un avantage pour réaliser des matériels particuliers.
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- Version archivée 1 de août 2005 par Gérard CACHIER
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4. Bruit dans les circuits non linéaires
4.1 Représentation du bruit dans les oscillateurs
4.1.1 Bruit d'amplitude et bruit de phase
Dans les oscillateurs, multiplicateurs de fréquence, diviseurs de fréquence, et plus généralement dans les circuits mettant en œuvre des signaux de fort niveau (voir encadré), des modulations sont engendrées dans le circuit non linéaire par les sources de bruit des composants utilisés. On évalue la puissance de bruit portée par ces modulations de phase et d'amplitude.
Dans les schémas non linéaires et dans les analyses de la dynamique des circuits, on utilise la notion de niveau (ou de puissance) du signal. Il faut donner une valeur de référence à cette puissance. La saturation des caractéristiques se produit lorsque les tensions liées au signal hyperfréquence deviennent soit comparables aux limites des caractéristiques statiques des composants (caractéristiques des diodes) soit aux tensions d'alimentation (transistors HEMT). Les valeurs sont très différentes avec les tubes hyperfréquences alimentés sous des tensions continues élevées.
La tension d'oscillation a la forme générale suivante :
avec :
- ϕ0 :
- phase à l'origine du signal en l'absence de bruit à la pulsation ω0 (fréquence f0),
- V0 :
- amplitude...
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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)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ITU-R SM 329.7
définit les rayonnements « hors bande », c'est-à-dire hors de la bande utilisée, mais dans la bande totale allouée.
CEPT/ERC/REC 74-01 « spurious emissions »
définit – 30 dBm par bande de 1 GHz
EN 301 390
spécifie les équipements point -multipoints etc.
HAUT DE PAGE
ITU (International Telrmmunications Union)
ETSI (European Telecommunication Standardisation Organization)
FCC (Federal Communications Commission)
http://www.fcc.gov/oet/spectrum
ARIB (Association of Radio Industries and Businesses)
ERO (European Radiocommunications Office)
ANFR (Agence nationale des fréquences)
ADRET...
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