Semestre 9 - Systèmes de radio et télécommunications

Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Connaitre les paramètres des circuits RF pour des applications spécifiques : (C4, N3)
Savoir concevoir et dimensionner des circuits RF pour des applications spécifiques : (C4, N3), (C6, N3)
Acquérir les méthodologies de mesures pour les circuits RF : (C5, N3), (C8, N3)

Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Connaître les paramètres fondamentaux des amplificateurs de puissance, amplificateurs faible bruit, des mélangeurs et des synthétiseurs de fréquence pour des applications RF et millimétriques : (C4, N3), (C6, N3)
Connaître les trois grandes familles d'antennes, leurs caractéristiques spécifiques, leur domaine d'utilisation, avec des exemples d'application : (C4, N3), (C6, N3)
Manipuler les appareils de mesures spécifiques aux circuits RF (analyseur de réseau vectoriel, analyseur de spectre, mesure NF) : (C5, N3), (C8, N3)
Réalisation d'un projet de conception d'un LNA intégré (simulations Cadence) : (C4, N3), (C7, N3), (C8, N3)
Réalisation d'un projet de conception d'un PA (simulations ADS, réalisation, mesures) : (C4, N3), (C5, N3), (C7, N3), (C8, N3)

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Caractérisation de tous les éléments d'un récepteur FSK modulaire du type superhétérodyne à double changement de fréquence.
Les éléments à caractériser sont :• Les filtres• Les amplificateurs• Les mélangeursLes postes de mesure sont les suivants:- Poste analyseur vectoriel de réseaux- Poste mesure de NF avec une source de bruit- Poste analyseur de spectre

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Connaître les paramètres fondamentaux des amplificateurs de puissance pour des applications RF et millimétriques en prenant en compte la montée en fréquence des circuits électroniques dédiés aux applications de télécommunication (objets communicants sans fil, systèmes embarqués sur satellite,... ).
Le module comporte un projet de conception d'un amplificateur de puissance à 2,4GHz à base de composants de type COTS. L'objectif est de réaliser un amplificateur qui permet de répondre à un cahier des charges donné (fréquence, puissance, gain) avec le meilleur rendement possible. Le logiciel ADS est utilisé pour ce projet qui se décompose comme suit:

Etude DC: polarisation du transistor
Etude dynamique petit signal: adaptation d'impédance sur 50 Ohms (éléments idéaux puis réels, interconnexions)
Etude dynamique grand signal: puissance de sortie, PAE
Réalisation du layout
Réalisation du PCB, soudure des composants
Mesures VNA, analyseur de spectre, powermeter.

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Ce module aborde dans le domaine des radiofréquences, les amplificateurs faible bruit, les mélangeurs et la synthèse de fréquence. Un projet sur la conception d'un LNA intégré fait partie de la formation. Un sémainaire sur les filtres GmC complète ce module.

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Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Maîtriser les fonctions électroniques et les architectures en rapport avec les communications numériques (transmissions numériques, techniques de modulation, fonctions amplification, filtrage numérique) : (C2, N3)
Connaître des outils de simulation de communication numérique : (C3, N2)
Spécifier les outils d'analyse (diagramme de l'oeil, constellation d'états) : (C3, N4)
Acquérir les méthodologies pour la caractérisation d'un système numérique : (C5,N3)

Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Maîtriser les outils de simulation d'un système électronique : (C3, N2)
Dimensionner chaque bloc d'une chaîne de communication numérique : (C4, N3)
Simuler une chaîne complète numérique avec les outils adaptés d'analyse : (C5,N3)
Prendre en compte les spécifications d'un standard de communication : (C9, N3)

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Les circuits destinés aux applications radiofréquences ont un degré croissant de complexité et leur conception nécessite la mise en oeuvre d'outils de CAO de plus en plus performants. Ces derniers ne se limitent plus à considérer le circuit seul, mais à l'envisager dans son environnement. Le logiciel ADS (Advanced Design System) a été développé spécialement pour simuler le comportement du signal dans tous les étages d'un système de communication. La formation proposée a pour but d'initier des concepteurs à la simulation d'un système complet émission-réception dédié à des applications de téléphonie mobile (GSM 1800).

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Architectures RF
Bilan de liaison
Dimensionnement radio
Déploiement réseau télécom
Mise en oeuvre antennes actives
Caractérisation d'un système beamforming

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Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Appréhender les concepts fondamenraux de radio-logicielle : (C1, N3)
Structurer le traitement numérique sur circuits dédiés (ASIC/FPGA) : (C3,N3)
Manager la puissance dans les circuits intégrés : (C1,N2), (C2,N2)
Définir les flots de conception des circuits numériques : (C1,N1)


Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Dimensionnemer des circuits des systèmes radio : (C4, N3)
Dimensionner une chaîne de réception multistandards (étude de cas) : (C9,N3)
Implémenter une architecture avancée des processeurs DSP : (C5,N3)
Implémenter des filtres numériques sur DSP (étude de cas) : (C9,N3)
Gérer intelligemment l'énergie dans les systèmes embarqués : (C9,N2), (C11,N2)
Prendre en main un outil de conception numérique à l'aide d'un tutorial : (C3,N1)
Synthétiser un compteur à l'aide d'outils de synthèse logique (Cadence RTL Compiler/ Synopsys design compiler) : (C7,N1), (C8,N1)

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Ce module propose une étude des systèmes de conversions de données (ADC - Analog to Digital Converter et DAC - Digital to Analog Converter) rencontrés dans les émetteurs et récepteurs radio. Les points abordés seront : les termes et specifications, ainsi que les architeures les plus utilisées dans ce domaine.

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Les appareils tels que les téléphones portables ont des besoins en power management. Différents éléments requièrent différentes tensions d'alimentation et ont différentes spécifications en termes de PAE, bruit, PSRR (power supply rejection ratio)... Le courant de polarisation doit être maintenu à un minimum absolu afin d'offrir le maximum d'autonomie aux batteries. Le management en puissance des circuits intégrés comprend la plupart des composants analogiques, comprenant principalement en régulateurs de tension, chargeurs de batterie et les machines numériques d'états pour le système de contrôle. Ils sont fabriqués en technologie mixte CMOS analogique/numérique qui permet le meilleur compromis entre performance et taille des puces.

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Projet de conception et de réalisation d'une station de base pour nanosatellite
Projet NANOSATELLITE pour une station de base par groupes de 4-5 étudiants. Les enseignants qui encadrent le projet définissent les specifiations pour la récupération de données d'un satellite météo américain. Les étudiants se répartissent sur les sous-projets suivants:
- Antennes radiofréquences (138 MHz et 1.7 GHz)
- Réception RF
- Radiologicielle qui nécessite de la programmation pour la récupération des données numériques et ensuite transfert des informations vers un PC.
Utilisation des composants du commerce pour les réalisations.
Ce projet donne lieu à un rapport écrit et à une soutenance orale.
Il s'inscrit das le cadre d'un projet européen NANOSTAR et à ce titre contribue à un challenge entre les partenaires académiques du projet.

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Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Appréhender les techniques de transmission utilisées dans les réseaux sans fil : (C1, N3), (C2, N3)
Etre sensibilisé aux problèmes de la sécurité des données et des systèmes pour l'embarqué : (C1,N1)
Discuter des différentes technologies IoT : (C1,N1), (C2,N1)

Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Caractériser des canaux de transmission : (C3, N3), (C7, N3)
Evaluer des techniques de transmission : (C4,N3), (C5,N3), (C7,N3)
Mettre en oeuvre des solutions sécurisées (systèmes reconfigurables à base de FPGA et systèmes programmables à base de crypto-processeurs et de modules sécurisés) : (C6,N2), (C9,N1)
Déployer un réseau d'objets connectés en utilisant la technologie LoRa : (C3,N1), (C7,N1), (C8,N1)

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Les objectifs de ce module sont : 1. de connaitre les caractéristiques d'une antenne, 2. de connaitre et savoir concevoir les antennes les plus courantes, 3. de connaitre les principes des réseaux d'antennes et de la formation de faisceaux, 4. de savoir faire la mesure d'antenne, 5. de fixer les connaissances en cours d'acquisition lors de travaux pratiques mettant en œuvre un logiciel de CAO ainsi qu'un projet consistant en la réalisation de A à Z d'un réseau d'antennes patchs mettant en œuvre la formation de faisceau (conception CAO, fabrication et mesure).

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Présenter les techniques de transmission utilisées dans les réseaux sans fil (WLAN), les systèmes de téléphonie cellulaire (de la 2G à la 5G).

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L'objectif de ce cours est de comprendre le principe des réseaux de communications dits LPWAN.
Ce module comprend 2h40 de cours intégrés et 8h de TP.

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Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Evaluer les perfomances des technologies d'intégration : (C1, N3), (C2, N3)
Connaissance des technologies standard des semi-conducteurs pour les composants et circuits intégrés: (C1, N4), (C2, N3)
Identifier l'impact des hyperfréquences dans l'instrumentation biomédicale : (C1,N2)
Analyser un article scientifique en anglais dans le domaine des ystèmes de radio et télécommunications : (C10,N3)
Acquérir la connaissance et la compréhension du fonctionnement d'un système RADAR : (C1,N3), (C2,N3)


Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Choisir la technologie d'intégration adaptée en fonction de l'application microélectronique visée : (C3, N3)
Fabriquer et tester un circuit intégré en technologie MOS dans un environnement de salle blanche: (C2, N3), (C3, N3), (C5, N3)
Etre sensibiliser aux effets des ondes électromagnétiques : (C11,N2)
Extraire les informations importantes et réorganiser le contenu scientifique d'un article en vue d'une présentation orale en anglais : (C10,N3), (C8,N3)
Simuler, fabriquer et mesurer un système Rx/Tx pour application RADAR : (C4,N3), (C5,N3), (C7,N3), (C8,N3)

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Conférence sur les technologies hyperfréquences de type III-V pour applications spatiales. Conférence sur les technologies Silicium utilisées dans les applications de téléphonie mobile. Cours sur les technologies BAW ( à onde de volume)

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Présentation orale d'un article sur des travaux de recherche dans le domaine de la RF et des télécom. Le projet ICBM est la simulation d'une conférence internationale dans le domaine de la conception de circuits, et plus particulièrement des sessions portant sur les circuits et systèmes radio-fréquence. Chaque intervenant joue le rôle d'un conférencier présentant les résultats de ses recherches. Il se voit affecter pour cel à un exposé récent sélectionné dans les plus grandes conférences du domaine (ISSCC, ESSCIRC, ...) et pour lequel il construit une série de transparents pour un exposé de 10mn. Il répond ensuite aux questions posées par ses collègues. Seule la langue anglaise est autorisée.

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Cette formation d'une semaine sur le site de l'AIME donne une approche complète, théorique et pratique, sur les opérations fondamentales de fabrication des circuits intégrés silicium en technologie NMOS, depuis la réception du substrat de silicium jusqu' à la mise en boîtier du composant final et sa caractérisation électrique. Parallèlement, il est procédé à la caractérisation physique des différentes étapes de fabrication.
Le stage se déroule en salle blanche à l'AIME de Toulouse (Atelier Interuniversitaire de Micro-nano-Electronique), pôle CNFM de Toulouse) et fait appel à des moyens matériels lourds.

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Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Maitriser l'anglais et connaître d'autres cultures (C10, N1 à N4)

Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Savoir communiquer avec des personnes de langues et cultures différentes (C10, N2 à N4)
Savoir s'adapter dans différents contextes, dans l'entreprise, à l'international (C10, C12, N1 à N3)
Savoir communiquer avec de spécialistes et non-spécialistes (C12, N1 à N3)
Apprendre à mieux se connaître, à s'autoévaluer, à gérer ses compétences (C13, N2 - N3)

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Ce module se compose de deux parties complémentaires :
- Projet Professionnel
- Business Challenge.

Partie 1 : PROJET PROFESSIONNEL (4 heures)
Identification des sources de motivation et des forces/faiblesses/opportunités/menaces rencontrées pendant le stage de 1ere année et 2ème année se préparer à l'embauche Construire son pitch et se préparer à la soutenance du projet professionnel.
MODULE 1 :Debriefing du stage 2A,
MODULE 2 : Préparation du pitch en vue de la soutenance de projet professionnel

Partie 2 : BUSINESS CHALENGE (24 heures)
A travers une simulation l'étudiant doit :- Apprendre à développer une stratégie- comprendre les mécanismes de fonctionnement de l'entreprise ( coûts, comptabilité, finances, marketing, production...)- Analyser les résultats- Se sensibiliser au DDRSMieux comprendre les intéractions entre les différentes dimensions d'une entreprise est un des principaux objectifs de Global Challenge. Les participants devront traiter de multiples disciplines liées à la gestion en les intégrant dans une stratégie globale. De plus, les participants devront apprendre à travailler en équipe, afin de mieux analyser les implications opérationnelles et financières de leurs décision.Chaque équipe, regroupée en unité autonome de gestion, doit gérer un ensemble de produits sur un marché virtuel.

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