PHYSIQUE APPLIQUEE BTS CIEL

Modulation multiporteuse

Principe de la modulation sur plusieurs porteuses.
Exemple de l’ADSL.

Multiplexage

Principe des différentes techniques de partage du canal de transmission.
TDMA – Time Division Multiple Access  = accès multiple à répartition dans le temps
CDMA – Code Division Multiple Access  = accès multiple par répartition en code
FDMA – Frequency Division Multiple Access = accès multiple par répartition en fréquence  
Exemple de TDMA.

Rapport Signal sur Bruit

Qualité d’une transmission.
Densité spectrale de puissance.
Exemple de RSB. (Transmission wifi, LoRa)

Exercice 1 : code en bande de base NRZI

Durée d’une trame
Débit binaire
Décodage de la trame

Exercice 2  : modulation QAM64

Constellation,
Caractéristiques d’un symbole,
Débit de symbole,
Débit binaire

Problème : acquisition de grandeurs physiques lors d’un crash test

Capteur analogique, sensibilité
CAN, quantum,
Résolution, amplification,
Filtrage numérique,
Validation des grandeurs mesurées par rapport au cahier des charges

Objectifs

L’objectif de ce TP est de réaliser une chaîne de transmission de données entre une station de mesures et une application web, via le réseau LoraWan.

La station devra avoir une autonomie sur batterie de 6 mois minimum.
Elle devra mesurer les grandeurs physiques suivantes :
– le taux de CO2
– la température
– le taux d’humidité
– le taux de charge de la batterie
Sur l’application WEB, les différentes données seront actualisées automatiquement à chaque nouvelle mesure. La fréquence des mesures sera définie en fonction des besoins de l’utilisateur et de la consommation énergétique de la station de mesures.

Système de localisation au sol par flammes connectées

Partie physique :

Partie A : Etude du givre (lecture graphique, étude de document)
Partie B  : Filtrage des données issues du capteur (filtre numérique, TZ, schéma bloc, équation de récurrence, réponse indicielle)
Partie C  : Localisation de l’avion (Bilan de puissance, modulation BPSK)

Notions abordées :

Partie A :  Ecran LCD (Surface de l’écran, Résistance et capacité équivalente, temps de réponse)
Partie B :  Réception infrarouge télécommande (Etude de documentation)
Partie C :  Filtrage analogique (Diagramme de bode, spectre)
Partie D :  Etude d’une modulation TNT (Constellation , débit, fréquence porteuse)
Partie E :  Acquisistion des mesures (Fréquence d’échantillonnage, Shannon, CAN)
Partie F :  Filtrage numérique (Récursivité, schéma bloc, transmittance en z)
Partie G :  Liaison radio (Bilan de puissance)

Système Smartcourt – Ericsson

Il s’agit d’un système de suivi de balle pour le tennis, permettant au joueur de perfectionner son jeu. En arrivant sur le terrain de tennis, l’utilisateur se connecte à une borne. La partie est alors enregistrée à l’aide d’une caméra. Le joueur peut visualiser sur un écran la vidéo du match ainsi que la trajectoire et la vitesse des balles.

Mesure de la pollution des mares – Mairie de Lannion

Le système permet de mesurer la teneur en sulfure d’hydrogène aux alentours des points d’eau stagnante dans la région de Lannion. Les différentes stations de mesures devront être autonomes en énergie. Une application web et une application mobile devront permettre de visualiser les mesures et de géolocaliser les stations.

Le sujet comporte 6 parties indépendantes couvrant le programme des deux années.
Il s’agit d’extraits de sujets de BTS.

Partie A. Capteur de détection de flamme :

Longueur d’onde, bande d’infrarouge

Partie B. Suppression de fausses alertes :

Eléments de la chaîne de traitement numérique, filtre numérique, équation de récurrence, schéma bloc, diagramme de bode.

Partie C. Ligne de transmission :

Impédance caractéristique, propagation du signal.

Partie D. Affichage sur les cubes d’images :

Diagramme de chromaticité.

Partie E. Bilan de liaison :

Transmission en espace libre, formule de Friis.

Partie F. Transmission en bande de base :

NRZ, AMI-RZ50%, HDB3.

Schéma général d’une transmission radio

Exercices :

Liaison satellite.
Liaison radio à 433,92 MHz.
Liaison WiFi – prise en compte des obstacles.
Liaison LoRa.
Comparaison portées LoRa et WiFi.

Notions abordées :

Transmission synchrone et asynchrone.
Débit en bit/s.
Transmission en bande de base.
Codages NRZ, NRZI, Manchester.
Transmission par modulation.
Vitesse de modulation en bauds.
Modulation – Amplitude – Fréquence – Phase.
Modulation QAM.

Objectifs :

1) Générer des signaux sous différents formats. (1 octet = 1 code ASCII étendu)
2) Observer les trames à l’oscilloscope.
3) Décoder l’octet transmis.

Formats utilisés :

– Transmission en bande de base : codage NRZ, NRZI, Manchester, RZ, CMI, RZ bipolaire.
– Transmission par modulation : ASK, PSK et FSK.
– Transmission par modulation QAM (utilisée en ADSL)
Les signaux sont générés par la carte d’entrée/sortie, pilotée  grâce à l’application « modulations numériques ».

Exemple d’une trame en code Manchester

Correction DS

Exercice 1 – Mise en oeuvre d’un filtre numérique
Choix du système utilisé, passe bas analogique, passe bas numérique équivalent, codage de l’algorithme.
Exercice 2 – Etude d’un  filtre à moyenne pondérée
Réponse impulsionnelle, réponse indicielle, réponse fréquentielle.
Exercice 3 – Etude d’un correcteur numérique
Equation de récurrence, réponse impulsionnelle, stabilité.
Exercice 4 – Traitement d’un éléctrocardiogramme
Fréquence d’échantilonnage, filtre antirepliement, traitement numérique.

Exercice 1 – Mise en oeuvre d’un filtre numérique

Choix du système utilisé, passe bas analogique, passe bas numérique équivalent, codage de l’algorithme.

Exercice 2 – Etude d’un  filtre à moyenne pondérée

Réponse impulsionnelle, réponse indicielle, réponse fréquentielle.

Exercice 3 – Etude d’un correcteur numérique

Equation de récurrence, réponse impulsionnelle, stabilité.

Exercice 4 – Traitement d’un éléctrocardiogramme

Fréquence d’échantilonnage, filtre antirepliement, traitement numérique.

Notions abordées

Exemple d’algorithme.
Equation de récurrence.
Schéma bloc.
Définitions : récursivité, réponse impulsionnelle, algorithme RIF et RII, stabilité.

Correction des exercices:

Activité 1 : Valeur moyenne glissante à 4 coefficients : yn= 0,25*(xn +xn-1+xn-2+xn -3)
Activité 2 : Etude de 7 algorithmes (réponse impulsionnelle et schéma bloc).
Activité 3 : Etude de 2 algorithmes équivalents (réponse impulsionnelle, indicielle, puis réponse particulière)

Filtrage analogique et numérique:

FILTRE PASSE BAS ANALOGIQUE DU 1ER ORDRE (Etude temporelle et fréquentielle,Dualité fréquence / temps).
FILTRE PASSE BAS NUMERIQUE EQUIVALENT.
1ère méthode : approximation d’ordre 1.
2ème méthode : approximation bilinéaire (largement utilisé notamment en filtrage audio).