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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Frédéric Nabki


PLAN DE COURS

Été 2022
ELE793 : Circuits et systèmes radiofréquences (3 crédits)


Modalités de la session d’été 2022


Vous trouverez ci-dessous les modalités de la session d’été 2022. Vous devez les lire attentivement.


Pour assurer la tenue de la session d’été 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


  • Les activités d’enseignement de la session d’été 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.
  • Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.
  • Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits au cours.
  • La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.
  • Les examens (intra, finaux) se feront en présence, tant que la situation socio-sanitaire le permet.
  • Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’été 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’été 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.
  • Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d’été 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’été 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Programme(s) : 7694
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ELE200    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 33,3 % 66,7 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Analyser et de concevoir des architectures de récepteurs et de transmetteurs sans-fil simples et complexes. Comprendre les complexités de conception et d'implémentation de circuits et de systèmes radiofréquences tels les amplificateurs faible bruit, les oscillateurs, les mélangeurs ou les boucles à verrouillage de phase.

Introduction aux circuits intégrés opérant à radiofréquences (RF) et aux architectures de transmetteursrécepteurs sans fil. Étude des composants reliés à ces systèmes: amplificateurs à faible bruit, amplificateurs de puissance, mélangeurs, filtres, oscillateurs et boucles à verrouillage de phase. Méthodologies de conception et analyse de performance, du bruit et des non-linéarités.

Laboratoire de conception et d’analyse de circuits intégrés et de systèmes radiofréquences à l’aide d’outils de simulation par ordinateur.




Objectifs du cours

À la fin du cours, l'étudiant(e) devra être en mesure :

  • d’être familier avec la conception de circuits intégrés et de systèmes RF.
  • d’analyser et de concevoir des architectures de récepteurs et de transmetteurs sans-fil simples et complexes.
  • de comprendre ce qui limite la performance des circuits intégrés et des systèmes RF (ex : non-linéarité et bruit).
  • de comprendre les complexités de conception et d'implémentation de circuits et de systèmes RF tels les amplificateurs faible bruit, les oscillateurs, les mélangeurs ou les boucles à verrouillage de phase.



Stratégies pédagogiques

Un (1) cours par semaine où l'emphase est mise sur l’analyse et la conception.

Quatre (4) heures de laboratoire à toutes les deux (2) semaines qui permettront à l'étudiant(e) de comprendre par simulations les concepts présentés dans les cours. Des exemples d’analyse et de conception seront traités. Une pondération importante sera accordée à la rédaction des rapports de laboratoire.




Utilisation d’appareils électroniques
  • Calculatrice permise par l'École



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Vendredi 13:30 - 17:30 Laboratoire aux 2 semaines



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Frédéric Nabki Activité de cours Frederic.Nabki@etsmtl.ca A-3318
01 Philippe-Olivier Beaulieu Laboratoire aux 2 semaines philippe-olivier.beaulieu.1@ens.etsmtl.ca



Cours

Contenu traité dans le cours

Heures

 Introduction aux circuits de communication

Comparaison entre la conception à basses fréquences et la conception RF

Les circuits utilisés dans les transmetteurs-récepteurs RF

4 heures

 Les difficultés de conception de circuits intégrés RF

Bruit

Linéarité et distorsion

Signaux modulés

3 heures

 Architectures de systèmes RF

Architectures de transmetteurs-récepteurs

Considérations de conception

Introduction aux liens entre transmetteurs et récepteurs

3 heures

 Révision sur les transistors

Transistors BJT et MOSFET

Dessin de transistors RF

Performance RF des transistors

2 heures

 Interfaçage

Adaptation des impédances

Adaptation à large bande

Paramètres S,Y et Z

2 heures

 Éléments passifs dans les circuits intégrés RF

Parasites inductifs in capacitifs

Interconnexions

Condensateurs et résistances intégrés

Inductances et transformateurs intégrés

Mise en boîtier

2 heures

 Amplificateurs à faible bruit

Structures typiques

Structures avec rétroaction

Le bruit dans les amplificateurs à faible bruit

La linéarité dans les amplificateurs à faible bruit

Stabilité

Topologies à bas voltage

Polarisation DC

Amplificateurs large bande

6 heures

 Mélangeurs

Principe de mélange des signaux avec des non-linéarités

Opération des mélangeurs

La cellule de Gilbert

Le bruit dans les mélangeurs

La linéarité dans les mélangeurs

5 heures

 Oscillateurs contrôlés en tension

L'oscillateur LC

Analyse d'oscillateurs comme systèmes avec asservissement

Oscillateur différentiel

Oscillateur de Colpitts

Bruit de phase

Contrôle des oscillateurs

Oscillateurs en boucle

Oscillateurs en quadrature

5 heures

 Synthétiseurs de fréquence

Synthétiseur à diviseur entier

Composants des synthétiseurs

Analyse des synthétiseurs

Synthétiseur à diviseur entier

Synthétiseur à diviseur fractionnel

4 heures

 Amplificateurs de puissance

Efficacité

Différentes classes d'amplificateurs de puissance

Mise en boîtier

Non-linéarités dans les amplificateurs de puissance

3 heures

Total

39




Laboratoires et travaux pratiques

Description

Heures

Laboratoire 1 : Architectures et simulations des récepteurs radiofréquences

8

Laboratoire 2 : Caractérisation de transistors et conception d’amplificateurs faible bruit

8

Laboratoire 3 : Conception d’un mélangeur et d’un oscillateur contrôlé en tension

8

Total

24




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • Logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO): Keysight Advanced Design System



Évaluation

Description

%

Date

Examen Intra

25

8e semaine de cours

Examen Final

30

Selon l'horaire des examens finaux

Laboratoires

45

Tel qu'indiqué sur le site Moodle




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire
  • ROGERS, J.W.M. & PLETT,C. - Radio Frequency Integrated Circuit Design - 2nd edition - Artech House, 2010.



Ouvrages de références
  • RAZAVI B. - RF Microelectronics -  2e éd. - Prentice-Hall, 2011
  • LEE, T.H. - The Design of CMOS Radiio-Frequency Integrated Circuits - 2e édition - Cambridge University Press, 2003
  • SEDRA, A. & SMITH, K. - Microelectronic Circuits - 6e édition, Oxford University Press, 2009
  • RAZAVI, Behzad - Design of Analog CMOS Integrated Circuits - McGraw Hill, 2000
  • GRAY, Paul R.; HURST, Paul R.; LEWIS, Stephen H. & MEYER, Robert G. - Analysis and Design of Analog Integrated Circuits - 5th edition - Wiley & Sons, 2009
  • HASTINGS, A. - The art of Analog Layout - 2nd edition, Prentice Hall, 2005



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site Moodle ena.etsmtl.ca