Le cours traite des concepts fondamentaux régissant les phénomènes de transmission électromagnétique utilisés dans les systèmes sans fil modernes. Il se décompose en quatre modules d’enseignement.
Module Lignes de Transmission
Ce module considère les trois approches théoriques associées à la propagation des ondes en milieu conduit : le modèle de circuit, le modèle des lignes distribuées, le modèle full-wave (par éléments finis). Il s’appuie sur des modèles simplifiés pour décrire les caractéristiques et performances des principales lignes de transmission (hors fibre optique) : câbles filaires, coaxiaux, lignes microstrip type circuits imprimés/intégrés et guides d’ondes.
Module Antennes
Ce module traite les phénomènes de couplage du milieu conduit vers l’espace libre (Théorie d’antenne). Les principales grandeurs de caractérisation des antennes sont présentées (gain, directivité, résistance de radiation, puissance isotrope rayonnée,..) Il inclut les concepts de bilan de liaison (formule de Friis) ainsi qu’un descriptif des principales antennes utilisés dans les systèmes sans fil, en insistant sur les antennes compactes (type patch) utilisés dans les systèmes modernes type IoT. Il se termine par l’énoncé des principales techniques de mesure pour le test et la caractérisation des antennes.
Module NFC (Near Field Communication)
Ce module traite des problématiques de transmission spécifiques des systèmes NFC. Les performances de télé-alimentation sont appréhendées en présentant le formalisme adéquat (Equation des transformateurs, Loi de Biot-Savart). Les différents compromis de dimensionnement de tels systèmes sont évalués (consommation, taille des antennes, distance de communication).
Modules CEM (Compatibilité Electromagnétique)
Le dernier module pose le problème de l’impact des émissions volontaires ou involontaires (Interférences Electromagnétiques) sur les équipements avoisinants et les moyens d’y remédier (Règles de Compatibilité EM). Il introduit le formalisme de calcul et de mesure (domaine temporel et spectral) et introduit aux techniques de protection (blindage, conception des circuits) avant la présentation et l’interprétation des principales normes CEM.
Trois TDs permettent aux élèves d’acquérir l’autonomie nécessaire pour analyser et résoudre des problèmes de transmission de puissance EM simples en lien avec le fonctionnement de quelques systèmes de transmission modernes.
Pour le TD Antennes, les élèves utilisent le simulateur « Mmana-Gal » pour vérifier les propriétés de rayonnement de quelques antennes de référence. Le TD NFC permet de constituer un tableau de performances pour différents systèmes NFC et de visualiser l’impact des paramètres technologiques sur les performances (distance seuil de télé-alimentation et communication). Enfin pour le TD CEM, les élèves vérifient sur la base de leurs connaissances théoriques si les rayonnements calculés pour deux circuits, électronique et électrique, s’inscrivent ou non dans les normes en vigueur.
| A la fin de l’unité pédagogique, l’élève sera capable de : | Niveau de taxonomie | Priorité |
|---|---|---|
| Elaborer des stratégies de résolution de problèmes simples liés à l’émission, la transmission et la réception de la puissance électromagnétique entre divers systèmes de transmission sans fil. | 1. Connaître | Essentiel |
| Niveau de taxonomie: Electricité/Electronique/Electromagnétisme/Physique des matériaux -> Equation d’onde/Equations de Maxwell -> Modélisation des équations -> Modèles de transmission simplifiés/Règles d’ingénierie -> Applications systèmes sans fils/Calcul de performance des applications. | 1. Connaître | Essentiel |
| Priorité: Comprendre des phénomènes physiques de base liés aux transmissions sans fils. Donner à ces phénomènes une interprétation correcte. Utilité de les décrire par des modèles simplifiés. | 1. Connaître | Essentiel |
| Part de l'évaluation individuelle | Part de l'évaluation collective | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Examen sur table : | 60 | % | Livrable(s) de projet : | 20 | % |
| Examen oral individuel : | % | Exposé collectif : | % | ||
| Exposé individuel : | % | Exercice pratique collectif : | % | ||
| Exercice pratique individuel : | % | Rapport collectif : | % | ||
| Rapport individuel : | % | ||||
| Autre(s) : 20 % | |||||
| Type d’activité pédagogique : | Contenu, séquencement et organisation |
|---|---|
| Enseignement Ex cathedra et Travaux Dirigés | Supports
d’enseignement (slides), Enoncés TD et
Corrigés TD sont disponibles sur Campus. Enseignement
découpé en 4 Modules : 1- Lignes de Transmission (1h30) 2- Antennes (3h) + TD Antennes (3
heures par 1/3 classe) 3- Systèmes NFC (1h30) + TD NFC (3
heures par 1/3 classe) 4- CEM (1h30) + TD CEM (1h30 par 1/3
classe) Modules
1,2,3 + TDs sont regroupés dans une seule semaine d’enseignement en novembre
Module
4 +TD est donné en janvier sur une seule journée. |