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École de technologie supérieure
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Responsable(s) de cours :
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PLAN DE COURS
Été 2023
ELE793 : Circuits et systèmes radiofréquences (3 crédits)
Préalables
| Programme(s) : 7694 | | | | | | | | | | | Profils(s) : Tous profils | | | | | | | | | | | | | ELE200 | | | | | | | | | | | |
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Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8
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Qualités de l'ingénieur
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Qualité visée dans ce cours |
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Qualité visée dans un autre cours |
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Indicateur enseigné |
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Indicateur évalué |
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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 - 12:30 | Laboratoire aux 2 semaines |
| Mercredi | 08:30 - 12:00 | Activité de cours |
Coordonnées de l’enseignant
Cours
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Contenu traité dans le cours
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Heures
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Introduction aux circuits de communication
Comparaison entre la conception à basses fréquences et la conception RF
Les circuits utilisés dans les transmetteurs-récepteurs RF
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4 heures
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Les difficultés de conception de circuits intégrés RF
Bruit
Linéarité et distorsion
Signaux modulés
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3 heures
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Architectures de systèmes RF
Architectures de transmetteurs-récepteurs
Considérations de conception
Introduction aux liens entre transmetteurs et récepteurs
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3 heures
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Révision sur les transistors
Transistors BJT et MOSFET
Dessin de transistors RF
Performance RF des transistors
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2 heures
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Interfaçage
Adaptation des impédances
Adaptation à large bande
Paramètres S,Y et Z
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2 heures
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Éléments passifs dans les circuits intégrés RF
Parasites inductifs in capacitifs
Interconnexions
Condensateurs et résistances intégrés
Inductances et transformateurs intégrés
Mise en boîtier
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2 heures
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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
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6 heures
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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
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5 heures
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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
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5 heures
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Synthétiseurs de fréquence
Synthétiseur à diviseur entier
Composants des synthétiseurs
Analyse des synthétiseurs
Synthétiseur à diviseur entier
Synthétiseur à diviseur fractionnel
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4 heures
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Amplificateurs de puissance
Efficacité
Différentes classes d'amplificateurs de puissance
Mise en boîtier
Non-linéarités dans les amplificateurs de puissance
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3 heures
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Total
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39
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Laboratoires et travaux pratiques
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Description
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Heures
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Laboratoire 1 : Architectures et simulations des récepteurs radiofréquences
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8
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Laboratoire 2 : Caractérisation de transistors et conception d’amplificateurs faible bruit
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8
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Laboratoire 3 : Conception d’un mélangeur et d’un oscillateur contrôlé en tension
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8
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Total
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24
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Utilisation d'outils d'ingénierie
- Logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO): Keysight Advanced Design System
Évaluation
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Description
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%
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Date
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Examen Intra
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25
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8e semaine de cours
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Examen Final
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30
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Selon l'horaire des examens finaux
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Laboratoires
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45
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Tel qu'indiqué sur le site Moodle
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Dates des examens intra
| Groupe(s) | Date |
| 1 | 28 juin 2023 |
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).
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