Enseignements effectués à l'INSA de Toulouse :

Electromagnetic Compatibility for Integrated Circuits

Le cours de compatibilité électromagnétique (CEM) des circuits intégrés (IC) comprend: une introduction générale sur l'évolution de la technologie des circuits intégrés et ses conséquences CEM, les mécanismes d'interférence, les méthodes de mesure normalisées, la modélisation de l'émission et susceptibilité des circuits intégrés, ainsi que des règles pratiques pour une meilleure CEM.

Le cours est illustré par des travaux pratiques à l'aide du logiciel gratuit IC-EMC développé par E. Sicard et A. Boyer. E. Sicard a été élu "distinguished lecture" en 2006 et 2007 par la société savante IEEE EMC pour ce cours. Le cours a obtenu en 2011 le "Quality Label" de EuroTraining, et le label "Eurodots" pour le financement des formations des doctorants.

Plus de détails sur la formation...

 

contact : Etienne Sicard, Alexandre Boyer

• Planches PPT
• CEM des composants dans le cadre de la formation continue INSA et du Master International ESECA, 9-10 Février 2012, labélisé par Eurotraining
• Formation d’une semaine dans le cadre de la formation continue INSA, sponsorisé par le programme Eurodots
  
  

 

Bureau d'étude Dimensionnement d'interface radio pour réseaux mobiles - 4e année IR

Ce bureau d'étude intégrateur des différentes compétences en télécommunication acquises par les étudiants de 4IR a pour but mise en place d’un processus de dimensionnement et de planification de l’interface radio d’un réseau cellulaire, en prenant l’exemple concret de l’interface WCDMA d’un réseau cellulaire 3G - UMTS. Les principales propriétés du canal radioélectrique et leurs effets sur la couverture et la qualité de service, ainsi que les modèles courants de calcul de propagation dans différents types d’environnement sont présentées dans le cadre de cet enseignement.

Le bureau d'étude est divisé en deux parties : la première, théorique, permet de déterminer la portée et la capacité d'une cellule afin d'en déduire certains éléments de dimensionnement (nombre de sites, de fréquences). La seconde partie est une étude plus détaillée faisant appel à un outil de planification radio (ICS Telecom) visant à optimiser la connectivité du réseau cellulaire.

Le bureau d'étude est donné sous la forme d'un Apprentissage Par Projet (APP).

contact : Alexandre Boyer

• Document de cours
• Enoncé du projet
• Fichiers d'entrée pour ICS Telecom (zone Campus Ragueil)
• Manuel ICS Telecom
• Techniques de l'ingénieur - "Système UMTS"
• Techniques de l'ingénieur - "Propagation des ondes radioélectriques des réseaux terrestres"

Système électronique pour les communications - 2e année MIC

L'objectif pédagogique de cet enseignement est de présenter les fondements des systèmes électroniques analogiques et numériques utilisés par l’ingénieur concepteur de systèmes électroniques de communications. Organisé de treize parties, l’objectif est de présenter les fonctions analogiques et numériques typique d’un système de télécommunication comme un téléphone portable. L’aspect conditionnement du signal est abordé avec la présentation des différentes structures de filtres analogiques, où les expressions canoniques sont démontrées. L’étude des montages à amplificateurs opérationnels est conduite en régime linéaire dans l’espace de Laplace puis en régime saturé. La seconde partie du cours aborde les concepts de l’électronique numérique : logique combinatoire et séquentielle, portes, bascules, registres, multiplexeurs, convertisseurs, mémoires. Le lien vers le traitement numérique du signal est présenté au travers des architectures de CAN et CNA. La problématique de communication et d’interfaçage entre différentes familles logiques est analysée en associant les notions de protocole de communication en fonction des modes de transmission (synchrone, asynchrone, duplex,..). Les principes de base des modulations analogiques et numériques, indispensables à tous systèmes de communication, sont aussi présentés.

contact : Alexandre Boyer

• Enoncé des Travaux Dirigés
• Enoncé des travaux pratiques
• Enoncé du projet

 

Conception analogique des circuits intégrés - 5e année SE

Cet enseignement est donné sous la forme d'un apprentissage par projet (APP). Le projet porte sur la conception au niveau schématique d'un transceiver RF répondant aux spécifications de la norme Bluetooth (conception LNA, PA, mixeur). A la fin de ce module, l’étudiant devra avoir compris et pourra expliquer (principaux concepts) :

• Les différents modes de fonctionnement et les grandeurs associées aux transistors MOS
• Les performances associées à la conception CMOS analogique (amplification, rendement, efficacité, consommation, rapport signal à bruit, corner PVT, …)
• Les différents types de simulation permettant de caractériser les performances d’un circuit CMOS analogiques

L’étudiant devra être capable de :

• Mettre en place une méthodologie de conception (assistée par ordinateur) afin de répondre à une spécification
• Concevoir en full custom des circuits CMOS analogiques/RF au niveau schématique
• Dimensionner correctement les transistors et les composants passifs associés pour obtenir les performances attendues
• Simuler les performances de circuits CMOS analogiques à l’aide d’outils de CAO professionnel (Cadence)

Contact : Sonia Ben Dhia

• Présentation du dispositif
• Enoncé du projet 2008-2009
• Guide de démarrage de Cadence
• Logiciel de calcul de réseau d'adaptation
•  Cours de restructuration

 

Canaux de transmissions bruitées - 4e année IR

Le rôle d’un système de télécommunications est de transmettre à distance des informations d’un émetteur à un ou plusieurs récepteurs au travers d’un canal de manière aussi fiable que possible et à coût réduit. Dans un système de transmission numérique, une suite finie de symboles représente l’information. Celle-ci est transmise sur le canal de transmission par un signal « réel » ou analogique. Ce signal peut prendre une infinité de valeurs différentes et est ainsi soumis à différentes formes de perturbations et d’interférences, pouvant conduire à des erreurs d’interprétations du signal recueilli par le récepteur. Le rôle de l’ingénieur en télécommunications est de s’assurer que le récepteur pourra recevoir le message émis par l’émetteur sans aucune erreur, par un dimensionnement judicieux du canal de transmission et par la mise en place de techniques le rendant plus robuste.

Ce cours permet une présentation générale des techniques de télécommunications numériques en partant de la problématique de la fiabilisation du canal de transmission lorsque celui-ci est soumis à un ensemble de perturbations diverses. Le cours démarre par une présentation de l’architecture d’un canal de transmission numérique et de leurs caractéristiques, puis décrit l’origine des perturbations qui dégradent la qualité d’une communication numérique (bruit thermique des récepteur, bruit de phase, distorsions, brouillage, propagation par chemins multiples, …) et leurs effets sur le signal (interférence inter-symbole, erreur binaire). Ensuite, le cours présente les limitations d’un canal de transmission en terme de débit et de rapport signal sur bruit, prévues dans le cadre de la théorie de l’information, et donne quelques modèles de canaux de transmission bruités. Dans les deux derniers chapitres, le cours proposent un ensemble de techniques couramment utilisées dans les systèmes de télécommunications actuelles pour améliorer la robustesse d’une transmission d’information. Ces techniques sont divisées en deux catégories : celles qui sont effectuées en bande de base (codage de source, code correcteur d’erreur, brassage des données, mise en forme électrique du signal en bande de base, …) et celles effectuées hors de la bande de base (multiplexage, modulation, diversité, démodulation synchrone, égalisation ...).

Contact : Alexandre Boyer

• Notes de cours
• Présentation cours
• Corrections TD
• Corrections contrôle 2011

 

Antennes - 4e année IR

Le but de ce cours est de comprendre le principe de fonctionnement d’une antenne, leurs caractéristiques et connaître les principaux types d’antennes employées pour les radiocommunications. Le cours est orienté de la manière suivante : le premier chapitre revient sur des notions d’électromagnétisme afin de mieux comprendre le principe de fonctionnement d’une antenne. Le second chapitre présente les caractéristiques principales d’une antenne, en se concentrant uniquement sur les antennes utilisées en émission. A l’issue de ce chapitre, vous devrez être capable de « décoder » la datasheet d’une antenne. Dans le troisième chapitre, les principaux types d’antennes utilisées pour les radiocommunications sont présentés (dipôles, boucle, antenne patch, ouverture rayonnante …). Des formules pratiques sont données pour un premier dimensionnement de ces antennes. Cependant, en raison de la complexité de la résolution des équations de Maxwell, la conception d’antenne repose essentiellement sur l’utilisation de simulateur numérique. Le quatrième chapitre est dédié aux antennes de réception : les relations permettant de relier le champ incident et la puissance reçue par l’antenne sont présentées, l’équation de Friis, aussi appelée aussi équation des télécommunications, est introduite car elle permet de faire des bilans de liaisons radio simplifiée. Il s’agit d’un modèle de propagation très restrictif car uniquement valable en espace libre, mais le but de ce cours n’est pas de présenter en détail les modèles de propagation. Cette version de ce cours omet donc ces notions. Enfin, les notions de diversité spatiale et de polarisation sont présentées. Le dernier chapitre traite des réseaux d’antennes, qui permettent littéralement de « tailler » un diagramme de rayonnement complexe à partir d’éléments rayonnants basiques. Les principes de base des réseaux sont présentés. Ces bases sont nécessaires pour aborder certaines techniques de pointe utilisées aujourd’hui en télécommunications. La fin de ce chapitre en abordera certaines.

Contact : Alexandre Boyer

• Polycopié de cours
• Présentation cours
• Correction des TD
• Exercice 8 - Réseau 6 antennes dipôles
• Sujet de TP
• Aide logiciel FEKO
• Modèle antenne patch 2 GHz

 

Techniques et systèmes de transmission - 5e année RT

Les performances des systèmes de télécommunications sans fils dépendent de l'interface radio (de son paramétrage et de son placement), mais aussi des caractéristiques des antennes (et équipements associés) et aux effets parasites dus à la propagation hertzienne. A la fin de cette UV, les étudiants sont capables de comprendre l'influence d'une interface radio, des équipements employés (particulièrement les antennes) et les modes de propagation pour :

• Assurer une couverture radio suffisante
• Optimiser la capacité d'un canal de transmission
• Garantir la qualité de transmission

 

Cet enseignement est donné sous la forme d'un apprentissage par projet (APP). Le projet proposé est centré sur l'étude d'une interface radio WCDMA pour un réseau cellulaire UMTS. Deux problèmes sont proposés :

• Conception d'une antenne de station de base pour un réseau UMTS (conception sur le logiciel FEKO d'une antenne secteur, beamforming, sensibilisation aux normes d'exposition aux ondes électromagnétiques)
• Planification et dimensionnement d'un réseau cellulaire WCDMA (bilan de liaison, compromis couverture/capacité, calcul de couverture pour différents types d'environnement, optimisation d'un réseau cellulaire UMTS à partir d'un outil de planification).

Contact : Alexandre Boyer

Documents Pour l'APP:

• Livret APP
• Cours Antennes
• Enoncé Problème 1
• Cours de restructuration d'antennes
• Enoncé Problème 2
• Documentation des logiciels (FEKO et NPSW)
• Rapport problème 1
• Exemples de modèles CADFEKO d'antennes patch : substrat infini et substrat fini
• Bilan problème 1
• Cours de restructuration – Planification / Dimensionnement réseau cellulaire UMTS
• NPSW et cas test Shinjuku.zip
• Modèles de propagation

 

TP de compatibilité électromagnétique - 5e année SE

Ce TP est associé aux cours d'Industrialisation et Qualification. Le but de ce TP est de réduire l'émission électromagnétique conduite produite par un microcontrôleur 16 bits fictif (le STARCORE) en optimisant le budget de capacités de découplage. Cette optimisation est faite à l'aide du logiciel IC-EMC. Une fois le budget de capacité de découplage déterminé, le routage "faible émission" d'un circuit imprimé 4 couches est réalisé sous le logiciel Altium Designer.

Contact : Alexandre Boyer

• Enoncé du TP
• Quelques règles de routage PCB pour une faible émission ...
• Guide de démarrage d'Altium Designer
• Modèle ICEM du STARCORE
• Schématique de la carte STARCORE
• Librairie de composants et d’empreintes
• Ancien sujet de TP (2008 – 2010)

Bureau d'étude automobile - 5e année SE

Dans les véhicules actuels sont embarqués de nombreux composants électroniques (microcontrôleur, capteur, actionneur de puissance, …) permettant d’améliorer la fiabilité du système, la sécurité et le confort des passagers et le rendement énergétique. La mise en place et l’optimisation de tous ces organes électroniques à l’intérieur d’un véhicule nécessite un savoir faire large en électronique (analogique, numérique, puissance) et en informatique matérielle.

Le but de ce TP est de réaliser une application automobile simple (contrôle d’un essuie-glace, gestion de l’allumage des phares, …), tout en veillant à respectant plusieurs contraintes fortes des applications automobiles (fiabilité et robustesse de l’application, sécurité et confort des passagers, faible consommation énergétique du système, communication entre systèmes). Les étudiants disposent de plusieurs maquettes (phare, tableau de bord, portière, hayon arrière, ...) et de composants électroniques dédiés à des applications automobiles (micrcontrôleur et commutateur de puissance). Ces composants sont fournis par la société Freescale Semiconductor. A partir d'un cahier des charges commun construits par les étudiants, chaque binôme développe une partie de l'application finale correspondant à un des sous systèmes (portière, afficheur, tableau de bord...). Ces différents sous systèmes doivent être interconnectés et communiquer par bus CAN.

Contact : Patrick Tounsi

• Enoncé du bureau d'étude
• Eléments de programmation HCS12XE
• Datasheets des composants : microcontrôleurs HCS12XE et HCS12X, cartes de développement microcontrôleur, composants de puissance et autres
• Notes d'application HC9S12XE
• Exemple de code source 1 (lecture et affichage de la tension aux bornes du potentiomètre de l'EVB DEMO9S12XEP100)
• Exemple de code source 2 (Transmetteur CAN)
• Exemple de code source 3 (Récepteur CAN)

 

Risques Electromagnétiques (module Qualité, Sécurité, Environnement) - 4e année AE & IR

Le but de cette intervention de 4 heures est de présenter les risques qu’encourent les personnes lorsqu’elles sont exposées aux champs électromagnétiques. Deux types de risque sont considérés : les effets directs sur la santé humaine, et les effets indirects notamment sur la sûreté de fonctionnement des systèmes électriques et électroniques (problèmes d’interférences électromagnétiques). Bien que largement débattu, les effets des champs électromagnétiques sur la santé étant un sujet à controverse. Ce cours vise donc faire le point sur les risques avérés sur la santé dans des « environnements électromagnétiques » usuels, décrire l’origine des problèmes d’interférences électromagnétiques, présenter les recommandations et exigences prévues par les autorités en terme d’exposition des personnes et des systèmes aux champs électromagnétiques, ainsi que les méthodes permettant de garantir qu’elles sont respectées.

Contact : Alexandre Boyer

• Présentation AE : partie 1 et partie 2
• Présentation IR

 

 

Enseignements effectués à l'extérieur de l'INSA de Toulouse :

CEM des circuits intégrés (Master TMPM)

Le but de ce cours est d'introduire à la compatibilité électromagnétique, appliquée aux circuits intégrés. A l'issue de ce cours, les participants sont capables de comprendre les origines des phénomènes d'émission et de compatibilité électromagnétique (CEM) à l'échelle d'un circuit, d'acquérir les connaissances de base pour faire face à un problème de CEM, et se familiariser avec les règles de conception courantes orientées CEM.

Les trois dernières heures se font sous la forme d'exercices de simulation sur le logiciel IC-EMC, qui permet de prédire l'émission et la susceptibilité de circuits et de tester l'effet de différentes règles de conception.

Présentation EMC of ICs