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MESURES SUR UN RI~PI~TEUR EXP~,,RIMENTAL DE GUIDE D'ONDES CIRCULAIRE

p a r

P h i l i p p e D U P U I S G e o r g e s V E R D O T Ingdnieur E.S.E. * Agent t echn ique pr incipal *

R~St~M~. - - Apr~s avoir exposd le but de l'dtude el de la rdalisation d'une maquette de rdpdteur pour liaison par guide d'ondes eirculaire, les auteurs comparent les rdsultats des mesures effectudes aux courbes thdoriques. Diffdrenles causes de ddtdrioration de la qualitd de la liaison (distorsions d'amplitude et de temps de propa- gation de groupe), variations de la frdquence intermddiaire et du moment d'dchantillonnage, bruit d'oscil- lateurs locaux, influence des non-lindaritds dans la rdponse des dtages mdlangeur dmission et amplificateur millimdtrique) onl dtd envisagdes. Enf in , ils prdsentent les essais de ces matdriels sur une liaison expdrimentale

de 15 kilom~tres et les rdsultats obtenus.

PLAN. - - I : Introduction. 2 : Caractdristiques de l'ensemble du rdpdteur. 3 : Influence de diffdrents ddfauts. 4 : Influence du bruit de frdquence des oscillateurs locaux. 5 : Influence des non-lindaritds. 6 : Essais sat la

liaison expdrimentale L a n n i o n - Pleumeur-Bodou. Conclusion. Bibliographic (11 rdf.).

1 . I N T R O D U C T I O N

D a n s u n s y s t ~ m e c o m p l e x e c o m m e le g u i d e

d ' o n d e s c i r c u l a i r e , il e s t n d c e s s a i r e d ' a j u s t e r de f a ~ o n

m e n t a l e m e n t , u n e d t u d e se r rde de l ' i n f l u e n c e des

d i f f d r e n t s d d f a u t s o u d i s t o r s i o n s p r o d u i t s p a r c h a q u e

s o u s - e n s e m b l e de l a c h a i n e d e t r a n s m i s s i o n [1, 2].

C ' e s t d a n s ce b u t q u ' a d t6 rda l i s~ a u C N E T u n

e n s e m b l e c o m p l e t , c o m p r e n a n t les c i r c u i t s i n d i q u d s

s u r la f igure 1. Ce r d p d t e u r f o n c t i o n n e h 39 ,080 G H z

a v e e u n d d b i t de 580 M b i t / s e t u n e f r d q u e n c e i n t e r -

Oscillateur local

Oscillateur FI

I t Amplificateur i i

T J - ~ dMelang eur I

'emission J

_ Modulateur - & 4 ~tats

de phase

Transcodeu r

Oscillateur local

I D modulateur I R~g~n6rateur ~

Egaliseur 1 d'-~mplitude et de temps de groupe

R~cu perateu r de rythme

FIG. 1. - - Schema synoptique, ~metteur-rdcepteur pour guide d 'ondes circulaire.

p rdc i se les d i f f d r e n t e s s p d c i f i c a t i o n s de c h a q u e sous-

e n s e m b l e p o u r o b t e n i r u n e n s e m b l e c o h d r e n t e t 6cono-

m i q u e m e n t v i a b l e . E t ce la n ' e s t p o s s i b l e q u ' h c o n d i -

t i o n d ' a v o i r m e n d t h d o r i q u e m e n t , m a i s a u s s i expd r i -

m d d i a i r e de 1 ,45 G H z . C e r t a i n s c i r c u i t s de ce t

e n s e m b l e o n t ex ig6 u n e 6 r u d e p a r t i c u l i ~ r e . I1 s ' a g i t

e n t r e a u t r e s d u c i r c u i t de t r a n s c o d a g e [3], de l ' a m p l i f i -

c a t e u r en f r g q u e n c e i n t e r m d d i a i r e [4] , des o s c i l l a t e u r s

* AU C N E T - L a n n i o n , g r o u p e m e n t TRANSMISSION, SYSTI~MES DE MODULATION ET ACOUSTIQUE, d g p a r t e m e n t I~QUIPEMENTS DE TRANSMISSION ET LASER.

A. "I'~;LEC., 29, n oj 9-10 1974 pp. 418-425 1 /8

P. D U P U I S , -- M E S U R E S S U n UN RI~PI~TEUR E X P E R I M E T A L E DE G U I D E D ' O N D E S C I R C U L A I R E 4 1 9

locaux [5] et des circui ts d 'dgal isa t ion du temps de

p ropaga t i on de groupe.

Certaines des solut ions re tenues h ce s tade de l '4 tude ne seront pas fo rc4ment recondui tes dans l ' aven i r

pour les p r o t o t y p e s indust r ie ls qui seront install6s sur

la liaison expdr imen ta le p r6vue en 1977. C'est le cas, en par t icul ier , du t y p e de modu la t i on retenue, qui

est une m o d u l a t i o n diffdrentiel le sur deux 414ments

de por teuse non cons6cutifs et qui n4cessite une ligne

r e t a rd de 2 T o (T o dur4e de l '41dment binaire) dans

le d4modu la t eu r diff6rentiel. Le t r anscodeur est alors

plus simple h r4aliser, mais h la d4modula t ion , on est deux lois plus sensible h des var ia t ions de frdquence

de por teuse ou h des ddcalages de phase dans la ligne re tard . Sinon t o u s l e s calculs effectu6s sur la modu-

la t ion h q u a t r e dtats de phase [6] s ' app l iquen t direc- t e m e n t h ce cas par t icul ie r .

2. C A R A C T ] ~ R I S T I Q U E S D E L ' E N S E M B L ~ . D U RI~.PI~.TEUR

f i l trage n ' i n t e r v i e n t que pour une p a r t dans ce t t e

d4grada t ion , qui semble p roven i r essen t ie l lement

d 'une insufi isance du r appo r t ent re le n iveau nomina l et le n i v e a u d ' ind4cis ion pour le r6gdndrateur et d ' un

t emps de t r ans i t ion t rop long dans la modu la t ion .

En effet, pour ob ten i r une bonne r4g6n6rat ion du

signal apr~s ddmodula t ion , il s ' ag i t h la fois d 'dchan-

t i l lonner le signal p e n d a n t un t emps tr~s cour t au moins inf6r ieur h T/10, ct h ddterminer , p e n d a n t cet

6chant i l lonnage , si ce signal est posi t i f ou n6gatif ,

m~me si son a m p l i t u d e est tr~s faible, lors de pointes de

b ru i t (Fig. 2). Le circui t de r4g4ndration utilisd h ce s tade

Niveau signal demodul6

Temps > t

FIG, 2. - - E c h a n t i l l o n n a g e d u s i g n a l d d m o d u l 4 .

L 'ensemb le 6met teur - rdcep teur , mis au point au

CNET, e o m p o r t e des filtres larges eu ondes milli-

m6t r iques (fi l tres de B u t t e r w o r t h h 3 cavit6s de bande passante h 3 dB envi ron , 550 MHz) et un filtre h la

f r6quence in te rmddia i re en r6cept ion de bande plus

6troite : 340 MHz h 3 dB (du t y p e B u t t e r w o r t h 3 cellules). Dans ces condi t ions , le r6p4teur pr4sente un t a u x d ' e r reurs de 10 - s pour un r appo r t por teuse

b ru i t C/N h l ' en t rde du m o d u l a t e u r de 20 dB. La

d6gradat ion , ainsi cons ta t6e par r appo r t h la th6orie

(cas du f i l t rage de bande infinie) est de 2,6 dB. Le

de l ' 6 tude est une paire de diodes tunne l . Aussi la p remie re cond i t ion est sat isfai te sans difficult6s. Pa r

contre , la g a m m e d y n a m i q u e expr im4e par le r appo r t

en t re le n i v e a u nomina l et le n iveau du seuil d ' ind6ci-

siGn Vn/Vs est insuffisante. E x p ~ r i m e n t a l e m e n t , la courbe de ddgrada t ion du r appo r t po r t euse h b ru i t

pour 10 - s de t a u x d 'e r reurs h 6t6 relevde en fonct ion

du n iveau d ' en t rde du rdg4n6rateur. El le est en bonne concordance avec la thdorie. Au po in t nomina l choisi,

Vn/Vs n ' e s t ainsi que de 17 dB (Fig. 3).

d B I

, \ 4

I

i J

i , \ ; ,,

I

�9 - 2 0 - 1 5 - 1 0 - 5

Seuil d ' i n d 6 c i s i o n

Taux d ' e r r e u r s lO-S

Cou rbe exp~rimentale

C o u r b e / ( / - - th~orique

0 + 5 Niveau entr6e r6g~n~rateur

Nive~au ~: dB nominal

F r o . 3. - - D 6 g r a d a t i o n d u r a p p o r t C/N.

2 / 8 A. T~L~C., 29, n ~ 9-10, 1974

420 P. D U P U I S . -- M E S U R E S S U R UN R]~PI~TEUR E X P I ~ n I M E N T A L D E G U I D E D ' O N D E S C I R C U L A I R E

La seconde imper fec t ion relevde est le t emps de

t r a n s i t i o n prdsent6 par le m o d u l a t e u r . Si les diodes S c h o t t k y du m o d u t a t e u r sont tr~s rapides, par contre,

le s ignal de c o m m a n d e a t t e i g n a n t ces diodes pr6sente

des t emps de t rans i t ion de l ' o rd re de 1 nanoseconde. I1 en r6sulte h chaque saut de phase une absorpt ion

de l ' onde por teuse p o u v a n t a t t e i n d r e 20 dB. Un calcul a 6t6 effectu~, s u i v a n t la mdthode indiqu6e

p r~c~demment , t e n a n t c o m p t e h la fois de ces deux

imperfec t ions de la r6ponse r6elle en ampl i tude

(bande passante h 3 d B : 1 280 - - 1 615 MHz) et du t emps de p ropaga t ion de groupe du canal ainsi cons-

t i tu6. La courbe ob tenue (eourbe 1, Fig. 8) est tr~s

proche de la courbe expdrimenlale (courbe 1, Fig. 7).

Des essais ont 6t6 aussi effectu6s avec d 'au t res filtres, du m~me type , en f r6quence in term6diai re ,

p r6sen tan t des bandes passantes plus larges ou plus

mi l l im6tr ique. El le est aussi 6qu iva len te h tou te

va r i a t ion du ddphasage dans la l igne h r e t a rd du

d~modula teur .

D6rive de l'instant d'6chantillonnage.

Pour la r6g6n6rat ion, il est n6cessaire de r6cup6rer le r y t h m e du signal num6r ique d6modul6. On t rans-

forme d ' abo rd ce signal NI:IZ en un signal RZ, qui

poss~de alors une raie i m p o r t a n t e ~ la f r6quence

horloge. Puis on effectue une compara i son de phase

en t re ce signal et le signal p rodu i t par un osci l la teur

s table de r6fdrence, don t la f r6quence est eommand6e

par le signal d ' e r r eu r p r o v e n a n t du e o m p a r a t e u r de phase (voir Fig. 4).

Oscillateu r quartz avec varactor

D6modulateur de phase

Amplification I Signal

;-d'horloge 290 MHz

Signal d6modul6

I Transformation du I 7- signal d~modul~ ;-

l en signa, RZ I

Fro. 4. - - Sch6ma de principe de la r~cup~ration de rythme.

6troites. Pour 10 -s de t a u x d ' e r reurs on ob t i en t ainsi :

pour un filtre de 310 MHz de bande h 3 dB, un

r a p p o r t C/N o ( rappor t por teuse h b ru i t dans la bande de N y q u i s t h l ' en t rde du d6modu la t eu r ) de 20,9 dB,

pour un filtre de 410 MHz, un r appo r t C/N o de 21 dB,

pour le fil tre p r6c6demmen t utilisd (340 MHz de

bande) , un r appor t C]N o de 20,7 dB.

�9 I1 est possible de r6cup~rer ainsi le signal d 'hor loge avec une bonne precision. Mais, en pa r t i cu l i e r lors

:des va r i a t ions de t e m p 6 r a t u r e ambian te , les t emps de p ropaga t ion des s ignaux num6r iques et d 'hor loge

dans cer ta ins circui ts du r6g6ndrateur et du rdcupd-

r a t eu r de r y t h m e p e u v e n t se modif ier . On a alors une d6rive du m o m e n t d '~chant i l lonnage .

3. INFLUENCE DE DIFF~I:tENTS DI~.FAUTS

On p e a t dans les m~mes condi t ions s imuler diffd- rents d6fauts p o u v a n t se p rodu i re dans cet ensemble.

Variation de la fr6quence interm6diaire.

Cet te va r i a t ion est due essen t i e l l ement aux var ia- t ions de fr~quences des osci l la teurs locaux en onde

Distorsion d'amplitude dans la r6ponse du canal de transmission.

II n ' e s t pas possible d ' o b t e n i r pour chaque circui t du canal de t ransmiss ion une rdponse abso l umen t

p la te dans une bande de 400 MHz. Le c u m u l des dis- tors ions produi tes dans ces diff6rents c ircui ts en F.I .

(fr~quence in term6dia i re) et en onde mi l l im6t r ique , ainsi que la d is tors iou p rodu i t e dans Ie guide circu-

laire lui-m~me, r i sque d ' e n t r a i n e r alors une dis torsion de plusieurs ddcibels de 1,25 G H z h 1,65 GHz. Le

plus g~nant dans ce t t e dis tors ion est le t e rme du 1 e r o r d r e .

A. TEL~C., 29, n ~ 9-10, 1974 3 / 8

P. D U P U I S . -- . ~ I E S U R E S S U R U N RI~PI~TEUIR E X P I ~ R I M E N T A L D E G U I D E D ' O N D E S C I R C U L A I R E 421

O n p e u t s i m u l e r a r t i f i c i e l l e m e n t u n e t e l l e d i s t o r s i o n

du 1 er o r d r e e n u t i l i s a n t p r d c i s 6 m e n t u n c i r c u i t de

c o r r e c t i o n de d i s t o r s i o n l i n d a i r e d ' a m p l i t u d e ( v o i r

Fig. 5).

Entr6eo

t 3X

Sort ie 0

FIG. 5. - - Circuit de correction de distorsion lin6aire d 'ampli - tude.

c o u r b e 4 : d i s t o r s i o n l i n 6 a i r e d ' a m p l i t u d e , 3 ,5 d B

c o u r b e 5 : d i s t o r s i o n l i n 6 a i r e de t e m p s de p r o p a -

g a t i o n de g r o u p e , 1,9 ns .

Ces c o u r b e s e x p 6 r i m e n t a l e s (F ig . 7) s o n t en b o n n e

c o n c o r d a n c e a v e c les c o u r b e s t h d o r i q u e s (Fig . 8), en

t e n a n t c o m p t e des i m p e r f e c t i o n s d u m o d e m ( g a m m e

d y n a m i q u e d u r 6 g d n ~ r a t e u r , t e m p s de t r a n s i t i o n d u

m o d u l a t e u r ) .

I 0 "4

10-5

10 .6

10 .7

10-s

10- 14

Taux d'erreur 10-4

10-s

10-9 16 18 20 22 24 14

C/N

Taux d'erreur

16 18 20 22 24

C/N

Distorsion de temps de propagation de groupe.

D ' u n c5 t6 , le f i l t r a g e p r o d u i t de l a d i s t o r s i o n ,

e s s e n t i e l l e m e n t d u 2 e o r d r e , de t e m p s de p r o p a g a t i o n

de g r o u p e . D e l ' a u t r e , l a d i s t o r s i o n l i n 6 a i r e p r 6 s e n t 6 e

p a r le g u i d e r i s q u e d e n e p a s ~ t re co r r igde p a r f a i t e -

m e n t ; il r e s t e r a de s r 6 s i d u s de d i s t o r s i o n s d u 1 er e t

2 e o rd re .

P o u r s i m u l e r d e t e l l e s d i s t o r s i o n s , o n p e u t u t i l i s e r

u n c i r c u i t s i m p l e h d e u x c i r c u l a t e u r s e t d e u x r d s o n a -

t e u r s r 6 a c t i f s , p l a c d s s u r l a t r o i s i ~ m e p o r t e , e t c o m p o r -

r a n t d e u x c o u r t s - c i r c u i t s m o b i l e s h p i s t o n ( S t u b )

a j u s t a b l e s (F ig . 6).

F~G. 7. - - Influence de FIG. 8. - - Influence de diff6rents d6fauts. Courbes diff6rents d6fauts. Courbes

exp6rimentales, th6oriques.

/*. I N F L U E N C E D U B I ~ U I T D E F R ~ . Q U E N C E DES OSCILLATEURS LOCAUX [8]

L ' o s c i l l a t e u r l o c a l [7] d ' 6 m i s s i o n , u t i l i s6 ~ ce s t a d e

de l ' 6 t u d e , e s t c o n s t i t u 6 d ' u n o s c i l l a t e u r h d i o d e G u n n ,

s t a b i l i s 6 p a r c a v i t d h 12 ,5 G H z , q u i s y n c h r o n i s e en

O O Entree Sortie

/ / X" X / /

Cour t -c i rcui t mobi le ~ p is ton

FI6. 6. - - Circuit de correction de distorsion de temps de propaga t ion de groupe.

U n e s6r ie de m e s u r e s a d o n c 6td e f fec tu~e d a n s ces

c o n d i t i o n s p o u r 6 v a l u e r s 6 p a r d m e n t l ' i n f l u e n c e des

d i f f 6 r e n t s d 6 f a u t s 6 n u m 6 r 6 s p r 6 c 6 d e m m e n t :

c o u r b e 2 : v a r i a t i o n de l a f r 6 q u e n c e i n t e r m d d i a i r e ,

2 M H z ,

c o u r b e 3 : v a r i a t i o n d u m o m e n t d ' 6 c h a n t i l l o n n a g e ,

300 /p s ,

f r 6 q u e n c e u n o s c i l l a t e u r de p u i s s a n c e & d i o d e a v a -

l a n c h e , ces o s c i l l a t e u r s 6 t a n t s u i v i s p a r u n t r i p l e u r

de f r ~ q u e n c e . L ' o s c i l l a t e u r l o c a l de r d c e p t i o n p r d s e n t e

l a m ~ m e s t r u c t u r e h ceci p r o s q u ' i l n ' a p a s dr6 j u g d

n d c e s s a i r e de m e t t r e e n p l a c e u n o s c i l l a t e u r h d i o d e

a v a l a n c h e , p u i s q u e l a p u i s s a n c e h f o u r n i r e s t n e t t e -

m e n t p l u s f a i b l e (F ig . 9).

4 /8 A. T~LI~C., 29, n ~ 9-10, 1974

422 P . D u p u i s . - M E S U R E S S U R U N R ] ~ P ] ~ T E U R E X P E R I M E N T A L D E G U I D E D ' O N D E S C I R C U L A I R E

12,5 GHz 37,5 GHz

Cavit~ I I - - �9 0 Gunn I

I 40 m 100 mW

[ 400 m W

Oscillateu r diode

avalanche

F~e. 9. - - Oscillateur local d'~mission.

L ' o s c i l l a t e u r l oca l d ' d m i s s i o n es t b e a u c o u p p l u s

b r u y a n t q u e ce lu i d e r d c e p t i o n , e n r a i s o n de l a prG-

s e n c e de l a d i o d e a v a l a n c h e , a u - d e l h de sa b a n d e de

s y n c h r o n i s a t i o n , c ' e s t - h - d i r e e n v i r o n 40 M H z .

L e b r u i t de f r G q u e n c e A F de ce t o s c i l l a t e u r e s t re l i6

h la d e n s i t ~ s p e c t r a l e d e f r 6 q u e n c e S F ( F ) :

A F = ~ / g F ( F ) d F .

O n p e u t m e s u r e r s i m p l e m e n t ce b r u i t de f r ~ q u e n c e

en u t i l i s a n t le m o n t a g e i n d i q u 6 f igu re 10.

mGdia i r e d ' 6 m i s s i o n q u i p e u t 6 t r e cons id6 r6 c o m m e

n o n b r u i t & De l ' a u t r e , le s i g n a l f r 6 q u e n c e i n t e r -

mGdia i r e de r G c e p t i o n e s t b r u i t 6 p a r l ' o s c i l l a t e u r loca l

d 'Gmiss ion . O n p e u t le n o t e r d e l a f a~on s u i v a n t e

Ao[1 -F a (1)] cos (tOot + ~ (l)).

Ces d e u x s i g n a u x s o n t c o m p a r G s d a n s u n d G m o d u -

l a t e u r de p h a s e . E t o n d G t e e t e s o i t le b r u i t d ' a m p l i -

t u d e , so i t le b r u i t d e p h a s e s u i v a n t ie dGcalage de

p h a s e q~o e x i s t a n t e n t r e ces d e u x s i g n a u x . On o b t i e n t

Att6nuateur [

f ] Diode I ava anche ~ . ~

1

I I I

I

I

I~_ ~/erroudla,qe de frequence bande 6troite

Oscitlateur local d'6mission L . . . . . . . . . .

Oscillateur ~ t._O__[

Modulateur auxiliaire

d'(Aalon nage

. . . .

J

! Ligne ~ ( ~

"~ retard aiustable /

Analyseur de spectre

F1o. 10. - - Mesure du bru i t de frGquence des oscillateurs locaux.

Les d e u x o s c i l l a t e u r s l o c a u x d ' G m i s s i o n e t de r 6 c e p -

t i o n s o n t s y n c h r o n i s 6 s da r t s u n e b a n d e t r b s 6 t r o i t e

a u n i v e a u d e l ' o s c i l l a t e u r G u n n d ' d m i s s i o n & t r b s f o r t e

s u r t e n s i o n .

D ' u n cGtG, o n d i s p o s e d u s i g n a l f r G q u e n c e i n t e r -

en ef fe t en s o r t i e d u d G m o d u l a t e u r de p h a s e :

1 p o u r (I) o = kT: + ~ / 2 -+ ~ K A ~ ?(t),

1 Oo = kr: -~" ~2 K A ~ (1 § a (t)),

A. TEL~C., 29, n os 9-10, 1974 5 / 8

P. DUPUIS. -- MESURES s u n UN RI~PI~TEU1R EXPI~RIMENTAL DE GUIDE D'ONDES CIRCULAIRE 423

c o m p t e t e n u q u e le n i v e a u du b r u i t d ' a m p l i t u d e e t l ' e x c u r s i o n du b r u i t de p h a s e r e s t e n t fa ib les p a r rap-

p o r t au s igna l l u i - m ~ m e . L e f a c t e u r K, f a c t e u r de

c o n v e r s i o n du d d m o d u l a t e u r de phase , ne p e u t ~tre d d t e r m i n d a i s d m e n t q u e p a r un d t a lonnage .

D a n s ces c o n d i t i o n s , on c o n s t a t e que le b r u i t de

f r d q u e n c e de l ' o s c i l l a t e u r d ' d m i s s i o n est p r a t i q u e m e n t

p l a t , dans la b a n d e 20 M H z - - 150 M H z . Son n i v e a u

v a r i e en f o n c t i o n du n i v e a u du c o u r a n t de p o l a r i s a t i o n

de la d iode a v a l a n c h e . E n a u g i n e n t a n t s u f f i s a m m e n t

ce c o u r a n t , on a r r i v e h p r o d u i r e des b r u i t s de frd-

q u e n c e dlevds sans p r a t i q u e m e n t m o d i f i e r la pu i s sance

de sor t ie de l ' o s c i l l a t e u r . A p a r t i r de c e t t e m e s u r e , on p e u t ca l cu le r la v a l e u r

q u a d r a t i q u e m o y e n n e des dcar t s de p h a s e de la por -

t euse , p r o d u i t s p a r le b r u i t de f r d q u e n c e de ce t oscil-

l a t eu r , d a n s un i n t e r v a l l e de t e m p s 2 T O dgal h celui de la l igne h r e t a r d du d d m o d u l a t e u r :

~ / ~ A O 2} = 4 J _ B/2 \ F2 / sin~ 2:z To F d F ,

(B b a n d e p a s s a n t e du r d c e p t e u r ) .

D a n s le cas cons iddr6 , a v e c une dens i td de b r u i t

S F ( F ) - - F c o n s t a n t e darts la b a n d e B = 1 , 2 / T o , on o b t i e n t :

~ / E { ~ : 8 ~ F 2 T 0 [ S i (2,47z) s ine (1,2nr:)~.nT:

L ' i n f l u e n c e du b r u i t de f r 6 q u e n c e de ce t o s c i l l a t e u r

sur la qua l i t 6 de t r a n s m i s s i o n du r6p6 t eu r a 6t6

mesur6 . On a r e l ev6 3 c o u r b e s de t a u x d ' e r r e u r s (Fig . 11) c o r r e s p o n d a n t h 3 n i v e a u x de b r u i t de fr~-

Taux d'erreurs 1O'S ]

"10"7 i I0-~

10-~ ~ ~ 10"~

10 "9 , 10 "~

104o k 2 10-~ 16 18 20 22 24 26 16

C/N

Fie. 11. - - Ddgradation du taux d'erreurs en fonction du niveau de bruit de frd- quenee. Courbes expdrimen-

tales.

Taux d'erreurs

10-~

\ , \ \ 18 20 22 24 26

C/N

FIG. 12. - - D~gradation du taux d'erreurs en fonction du niveau de bruit de frd- quence. Courbes thdoriques.

q u e n c e Af, v a l e u r q u a d r a t i q u e m o y e n n e de l ' e x c u r -

s ion du b r u i t de f r d q u e n c e d a n s u n e b a n d e de 1 k H z ,

de 20 M H z h 150 M H z de la p o r t e u s e :

c o u r b e 1 : A F ~ 1 0 0 0 H z -~ ~ / E ( A ~ 0,9 o,

c o u r b e 2 : A F = 2 9 0 0 H z --> ~/E{A(I) 2} = 2,6 ~ ,

c o u r b e 3 : A F = 4 100 H z -~ ~/E-{A(I) 2} 3,7 ~ ,

On p e u t c a l cu l e r t h d o r i q u e m e n t la d d g r a d a t i o n a p p o r t d e p a r un b r u i t de f r d q u e n c e d ' o s c i l l a t e u r , ce

b r u i t d t a n t ca rac td r i sd p a r l ' d c a r t q u a d r a t i q u e m o y e n

de p h a s e ~ / E { - - A ~ . A la d d m o d u l a t i o n , on a dans

ce cas un dcar t a n g u l a i r e qu i es t u n e f o n c t i o n alda- t o i r e gauss i enne . I1 suffit, en l ' a b s e n c e de t o u t a u t r e

dd fau t , d ' a d a p t e r le ca lcu l effectual p o u r un dcar t

a n g u l a i r e f ixe [6] h ce cas p lus c o m p l e x e . Ce ca lcu l d o n n e les rd su l t a t s s u i v a n t s donnds f igure 12 :

c o u r b e 4 : A F -~ ~/E{A(I) 2} = 3 ~ ,

e o u r b e 5 : A F - ~ / E { A O ~ } = 4 ~ ,

c o u r b e 6 : A F - ~ ~ / E / A ( P ~ = 5 0 . y - - -

5 . I N F L U E N C E D E S N O N - L I N I ~ . A R I T ] ~ S

A l ' 6mis s ion , on c h e r c h e h a u g m e n t e r le p lus pos-

s ib le la p u i s s a n c e d ' dmi s s ion , ce q u i c o n d u i t h fa i re f o n c t i o n n e r l ' d t a g e de p u i s s a n c e d a n s la zone n o n

l in~ai re . E n p r e m i e r l ieu, des essais o n t dtd ef fec tu~s sur un

m d l a n g e u r l a rge b a n d e h v a r a c t o r . Ce m d l a n g e u r

p r d s e n t e une f a ib le c o n v e r s i o n a m p l i t u d e - p h a s e : e n v i r o n l o / d B h 1 dB de c o m p r e s s i o n de gain. E n

ce p o i n t , il n ' y a pas de d d g r a d a t i o n p e r c e p t i b l e sur le t a u x d ' e r r e u r s . E n effet , p o u r 10-s de t a u x d ' e r r eu r s ,

on o b t i e n t e x a c t e m e n t le m ~ m e r a p p o r t C]N, h la

p rdc i s ion de m e s u r e pros, q u a n d on c o n n e c t e d i r ec te - m e n t le m o d u l a t e u r su r le d d m o d u l a t e u r , ou q u a n d

on passe h t r a v e r s les d e u x m d l a n g e u r s d ' o n d e mi l l i -

m ~ t r i q u e , d ' d m i s s i o n e t de r d c e p t i o n [8] (Fig . 13). E t h 5 d B de c o m p r e s s i o n de g a i n sur ce m d l a n g e u r ,

on o b s e r v e u n e d d g r a d a t i o n de 0,3 d B sur le r a p p o r t C]N p o u r un t a u x d ' e r r e u r s de 10-8, ce qu i es t enco re

fa ib le .

E n s e c o n d l ieu, des essais o n t ~t~ ef fec tuds a v e c un a m p l i f i c a t e u r h d iodes a v a l a n c h e [9, 10]. Cet ampl i f i -

c a t e u r es t c o n s t i t u d de d e u x d tages h rd s i s t ance ndga-

t i r e . I1 p r d s e n t e 14 dB de ga in , u n e b a n d e p a s s a u t e h 3 d B de p lus de 3 G H z . Sa c o n v e r s i o n a m p l i t u d e -

p h a s e es t i m p o r t a n t e (Fig . 14). P l acd d i r e c t e m e n t

d a n s le c a n a l de t r a n s m i s s i o n , le m d l a n g e u r d '~mis -

E ntr~e FI 0 =,zran,form.teur

Oscillateu r [ local

Varactor [ d ~m ss on

FIG. 13. - - Mdlangeur d'dmission.

0 Sortie

6/8 A. T~LI~C., 29, n ~ 9-10, 1974

Z~2~ P . D U P U I S . -- M E S U R E S S U R U N R I ~ P I ~ T E U R E X P I ~ ] R I M E N T A L D E G U I D E D ' O N D E S G I B C U L A I R E

Ecart de phase en degr6 + 50

+ 40

+ 20

+ 1 0

0 - 1 5 - 1 0 - 5

\ 0 + 5 + 1 0

Pe(dBm)

l + 30

15

b 14

13

(~ain dB

\ 15 -10 -5 0 +5 +10

Pe(dBm)

FIG. 14�9 - - Caract6ristiques de l'ampliflcateur millimdtrique (/~ la fr5ctuence centrale) en fonction du niveau d'entr6e.

a) Conversion amplitude-phase�9 b) Gain�9

chaque t r ans i t ion (dur6e env i ron 1 ns) une absorp t ion

i m p o r t a n t e du s ignal ( jusqu 'h 20 dB). Cependan t il suffit de p rodui re une l im i t a t i on de

gain en a m o n t de cet ampl i f ica teur , pour r6duire

n e t t e m e n t ce t t e d6grada t ion . Ainsi, en fa i san t fonc-

t ionner le m61angeur d '6miss ion h 5 dB de compress ion de gain, on ob t i en t , avec l ' ampl i f i ca t eu r en mill i- m6tr ique , la courbe 2 (Fig. 15). A 10 -s de t a u x

d 'erreurs , la d6g rada t ion in t rodui te , qui est de 0,9 dB, dev i en t to l6rable .

6 . E S S A I S S U B L A L I A I S O N E X P I ~ . R I M E N T A L E

L A N N I O N - P L E U M E U I ~ - B O D O U

A 39 GHz, les 15 k m de guide "de la l iaison

exp6r imenta le a p p o r t e n t - u n e a t t~nua[ ion de 48 dB

(y compris 4 coudes et 2 t ransi t ions) . La dis tors ion

lin6aire de t e m p s de g roupe est de 19 n a n o s e c o n d c s darts la bande de 400 GHz, a u t o u r de la f r~quence cen-

trale. Cet te d is tors ion est corrig6e dans un 6galiseur de

t emps de p r o p a g a t i o n de groupe [11]. On compense

de m~me la d is tors ion d ' a m p l i t u d e de 2 dB relev6e darts ce t te m~me bande de frdquence.

On ob t i en t alors des r~ponses globales en ampl i -

tude et en t e m p s de p r o p a g a t i o n de gr0upe qui sont correctes (Fig. 16). E t c o m m e pr6c~demment , on

sion f o n c t i o n n a n t h 1 dB de compress ion de gain, il

p rodu i t une d6grada t ion i m p o r t a n t e des caract6ris-

t iques (voir courbe 1, figure 15). Mais il f au t rioter

Taux d'erreurs 1 0 - 4

I0 "s ~, ~ ' ~

10-6

1@ 7 I I0 -s ~ I

10-9 14 16 18 20 22 24

C/N

F I o . 15�9 - - T a u x d ' e r r e u r s e n f o n e t i o n d e C/N a v e c a m p l i f i - cateur millim6trique.

que ce r6su l ta t est li~ au m o d e m utilis6. Les imper- fect ions de ce m o d e m p e u v e n t jouer un rSle i m p o r t a n t dans ce t t e ddgradat ion . En par t icul ier , la convers ion

a m p l i t u d e - p h a s e pr6sent6e par l ' a m p l i f i c a t e u r est d ' a u t a n t plus g~nante que le m o d u l a t e u r produi t , h

+3

0 - 3 / r

- 6

- 9 1,2 1,3

+2 +1o \ ! -1

1,2

1,4

k

1,3 1,4

L v

dB

1,5 1,6 GJ~7 //n, 1,5 1,6 1,7

GHz FIG. 16. - - R6ponse en amplitude a) et en temps de groupe b) de l'ensemble r~p6teur et guide circulaire Lannion - Pleumeur-

Bodou.

ob t ien t un t a u x d ' e r r eu r s de 10-s pour un r a p p o r t

C]N de 20 dB. Le gain du r6pdteur dans ces condi t ions (sans ampl i f i ca teu r , ni mu l t i p l exage mi l l im6t r ique)

est de 63 dB, c o m p t e t e n u que la puissance d 'dmiss ion est + 6 d B m et le f ac t cu r de b ru i t du r6cepteur 11 dB.

En pla~ant l ' a m p l i f i c a t e u r mi l l im6t r ique d6jh ut i - lisd, on ob t i en t un C/N de 21 dB pour le m~me t a u x d 'er reurs de 10 -s , ce qui donne un gain de r6p6teur

de 76 dB.

A. T~=L~=C., 29, n ~ 9-10, 1974 7/8

P. DUPUIS. -- MESURES SUB UN BI~PI~TEUR EXPl~RIMENTAL DE GUIDE D'ONDES CIRCULAIRE z~25

C O N C L U S I O N

Les diffdrentes mesures effectudes on t permis de dfgager exp6 r imen ta l emen t l ' inf luence de divers param6tres sur la qual i t6 d ' u n e t ransmiss ion numd- riq~e h 2 • 290 Mbit/s, u t i l i s an t comme suppor t une onde mi l l im6t r ique t r ansmise par guide d 'ondes circulaire.

Cette 6tude m o n t r e qu ' i l est possible de rdaliser des matdriels aptes h satisfaire les exigences d 'une l iaison numdr ique h grande vitesse.

Les r6sul ta ts ob tenus sont utilis6s pour fixer les sp6cifications techniques appl icables h la rdalisation de p ro to types industr iels .

Manuscr i l re fu le 10 jui l le l 1974.

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8/8 A. Tg'Lg'C., 29, n os 9-10, 1974