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M1 EEA : Contenus des enseignements

SEMESTRE 1

MATHEMATIQUES APPLIQUEES

Objectifs : Sensibiliser les étudiants aux principales méthodes de résolution numérique et aux difficultés de leur mise en œuvre

Contenus :

- Rappels et compléments d'algèbre linéaire

- Méthodes numériques de résolution d'un système linéaire

- Recherche des éléments propres d'une matrice

- Méthodes d'approximation (moindres carrés) et d'interpolation.

CALCUL SCIENTIFIQUE – LOGICIELS

Objectifs : manipuler des objets mathématiques abstraits tels que les fonctions, les polynômes, les matrices, les séries,  etc. Ce cours fournira des compétences en utilisation de logiciels de calcul numérique et symbolique nécessaires aux autres enseignements, notamment en électronique, circuits, électromagnétisme et traitement du signal. Ces compléments sont illustrés par des programmes développés sur des logiciels de calcul scientifique de type MATLAB et MAPLE.

Contenus:

- Utilisation du logiciel de calcul formel wxMaxima : opérations de dérivation, intégration, limites, simplifications, résolution d'équations différentielle, tracés de courbes.

-  Utilisation des logiciels MATLAB et MAPLE

TRAITEMENT DU SIGNAL

Objectifs:

- Calculer les Transformées de Fourier (TF) de signaux usuels en utilisant les règles algébriques standards.

- Pouvoir tirer toutes les conséquences de la formule d'interpolation de Shannon.

- Face à un problème donné, déterminer l'outil approprié (TF, TF discrète) et y associer les variables ad ‘hoc (pour la TF d'un signal analogique, la fréquence en Hz ; pour la TF d'un signal numérique, la fréquence normalisée, etc., pour la TF Discrète, une fréquence normalisée multiple de 1/N si N est le nombre de points).

- Connaitre certains ordres de grandeur importants : résolution de la TF, produit BT.

- Savoir interpréter un périodogramme (S'il y a des pics, quelles sont les fréquences en Hz associées ? Le périodogramme a-t-il une grande variance ? Si oui, peut-on l'améliorer ? etc.).

- Savoir calculer la réponse impulsionnelle d'un filtre rationnel (technique de la décomposition en éléments simples suivie du développement en série d'une fonction rationnelle simple du type 1/(1 – α/z).

- Connaitre la nomenclature d'un filtre passe-bas (bande passante, bande de transition, bande de coupure, paramètres d'oscillation en bande passante, en bande de coupure) et savoir « se débrouiller » dans une situation réelle : savoir synthétiser un filtre passe-bas (soit par un algorithme d'optimisation : Remez ou filtre en cosinus surélevé).

- Savoir calculer la TF d'un signal après décimation et savoir comment on évite le repliement. Même chose pour l'interpolation (TF et suppression des composantes haute-fréquences).

- Signaux aléatoire : connaitre la définition d'une densité spectrale de puissance et savoir la calculer pour des signaux usuels : signal i.i.d., signal i.i.d. filtré.

Contenus:

- Manipulations mathématiques élémentaires (séries, intégrales).

- Transformée de Fourier de signaux à temps continu, à temps discret. Propriétés algébriques essentielles.

- Du temps continu au temps discret (et vice-versa) : formule d'échantillonnage de Shannon ; reconstruction ; filtre anti-repliement.

- Transformée de Fourier discrète. Algorithme FFT. Convolution circulaire, zero-padding.

- Analyse fréquentielle : cas de sinusoïdes dans un bruit blanc. Périodogramme et fenêtre d'analyse. Périodogramme moyenné. Ici sera effleuré le contexte aléatoire (signaux stationnaires à l'ordre deux. Fonction de corrélation, densité spectrale de puissance, formule de Wiener-Khintchine).

- Filtrage numérique : transformée en z, équations aux différences. Gabarits de filtres. Causalité, stabilité. Quelques méthodes de synthèse de filtres.

- Application no1 : implantation numérique d'un filtre inverse RIAA (filtre normalement utilisé pour redresser un signal issu d'une platine disque).

- Application no2 : prédiction linéaire d'une consonne voisée. Partie analyse : estimation d'un signal périodique de période lentement variable, prédiction linéaire d'un bruit stationnaire. Partie synthèse : synthétiser la partie voisée (périodique) et la partie non-voisée (filtre de prédiction inverse excité par un bruit blanc).

ELECTROMAGNETISME ET PROPAGATION

Objectifs : Acquérir des notions physiques et quelques notions technologiques de la propagation du champ électromagnétique dans le monde qui nous entoure. Etre capable de résoudre les équations de Maxwell pour évaluer l’expression du champ électromagnétique dans différents milieux (vide, métaux, diélectriques) et différentes configurations (propagation libre et guidée).

 Contenus :

- Rappels d’électrostatique et de magnétostatique

- Equations de Maxwell dans le vide

- Propagation dans les milieux infinis

- Propagation dans les milieux matériels

- Propagation dans les guides d’ondes

- Energie, puissance et vecteur de Poynting.

MESURES ET CAPTEURS

Objectifs : Sensibiliser les étudiants aux problèmes posés par la réalisation et l'interprétation des mesures. Présentation des principes physiques, des caractéristiques métrologiques et de la mise en œuvre de quelques types fondamentaux de capteurs.

Contenus :

- Généralités sur les mesures (Systèmes d'unités, Caractéristiques statiques et dynamiques des capteurs, Erreurs de mesure)

- Méthodes de mesure des grandeurs électriques (Intensité, différence de potentiel, résistance, impédance)

- Transmetteurs, Capteurs de température ; Capteurs de position ; Capteurs optiques ; Capteurs acoustiques.

DISPOSITIFS A SEMI-CONDUCTEUR

Objectifs : Comprendre le comportement des composants à semi-conducteurs élémentaires et étudier leur caractéristiques.

Contenus :

- Homo-jonctions : diode PN, transistor bipolaire

- Diode Schottky

- Transistor MOSFET.

ELECTRONIQUE ANALOGIQUE

Objectifs : Donner aux étudiants la connaissance des composants et des outils permettant de réaliser une chaîne d'émission-réception.

Contenus :

- Modulations et démodulations analogiques

- Oscillateurs commandés en tension (VCO)

- Boucles à asservissement de phase (PLL)

- Synthétiseurs de fréquence.  

FILTRES ANALOGIQUES

Objectifs : Fournir aux étudiants une introduction aux techniques de filtrage des signaux électriques. L'accent sera porté sur la synthèse et la réalisation des filtres en technique analogique.

Contenus :

- Généralités sur la fonction filtrage (applications, réponse fréquentielle et temporelle, spécification d'un filtre)

- Principes de mise en œuvre (éléments localisés, techniques RF et micro-ondes, composants piézoélectriques, filtres actifs et à capacités commutées)

- Utilisation des filtres dans les systèmes radio

- Approximation des fonctions de transfert et synthèse des circuits (prototypes passe-bas, transformation de fréquence passe-bas/passe-bande)

- Techniques de réalisation des filtres RF et micro-ondes (réalisation en tronçons de ligne, avec résonateurs, en guide d'onde)

SEMESTRE 2

ELECTRONIQUE NUMERIQUE

Objectifs : connaître les particularités de l’électronique numérique par rapport à l’électronique analogique ainsi que leur base commune. L’étude de l’électronique numérique s’articule autour de 4 axes : étude de la physique des semi-conducteurs, modélisation avec les circuits à éléments localisés, modélisation avec les portes logiques (boîtes noires) et étude des systèmes complexes. L’objectif final de ce cours sera d’étudier différents circuits simples à éléments localisés utilisés dans les portes logiques ainsi que le fonctionnement de ces portes et de quelques systèmes complexes.

Contenus :

-  Introduction à l’électronique numérique : Représentation, conversion (discrétisation, quantification, codage), avantages/inconvénients.

- Introduction aux circuits numériques intégrés : Historique et évolution technologique, qualité d’un design numérique (prix, robustesse, performance et consommation).

- Familles logiques : Bipolaire (RTL-DTL-TTL), MOS (NMOS-CMOS), BiCMOS, comparaison entre familles logiques.

- Interfaçage

INTRODUCTION AUX ANTENNES

Objectifs : donner les principales caractéristiques des antennes à partir de l’étude des propriétés du dipôle élémentaire.

Contenus : introduction sur le rayonnement des antennes, gain, directivité, impédance d'entrée, caractéristiques de rayonnement, résistance de rayonnement, rendement ou efficacité d'une antenne. Réseaux d’antennes. Exemples d’applications.

THEORIE DES LIGNES DE TRANSMISSION

Objectifs : Fournir aux étudiants les méthodes de calcul (analytique et graphique) pour l’adaptation des lignes de transmission en puissance et en réflexion. Utilisation de l’abaque de Smith. Caractérisation des circuits microondes : la matrice [S].

Contenus : rappel sur les équations des télégraphistes. Caractéristiques des lignes : impédance caractéristique, impédance ramenée, coefficient de réflexion à l’extrémité d’une ligne et le long de la ligne de transmission, rapport d'onde stationnaire. Adaptation des lignes de transmission, résolution analytique, résolution graphique par utilisation de l'abaque de Smith. Introduction à la matrice de répartition (matrice S) pour la caractérisation des dispositifs micro-ondes. Définition et interprétation des paramètres dans le cas d’un dispositif à 2 accès. Propriétés de la matrice [S]. Exemples d’applications. Généralisation aux dispositifs à n accès.

MESURES HYPERFREQUENCES

Objectifs : Donner aux étudiants les enjeux majeurs dans le choix des appareils de mesure fondamentaux pour l’analyse des signaux RF.

Contenus :

- Analyseur de réseaux : Définition des paramètres S ; Coupleurs hyperfréquences ; Matrice d’erreurs ; Calibrage ; Exemples de mesures de circuits hyperfréquences.

- Analyseur de spectre : Rappel sur le récepteur superhétérodyne ; Plancher de bruit ; Résolution des filtres à fréquence intermédiaire ; Réglage des paramètres vitesse, résolution ; Comparaison avec les analyseurs FFT.

- Oscilloscope numérique ; Rappels sur les convertisseurs CAN ; Mémoire et vitesse d’échantillonnage ; Résolution ; Echantillonnage temps réel et temps équivalent ; Exemples d’applications.

COMMUNICATIONS RADIOFREQUENCES

Objectifs : Donner un aperçu général sur les télécommunications sans fil

Contenus :

- Généralités sur les systèmes de télécommunication radiofréquence fixes et mobiles (principes de fonctionnement, utilisation du spectre électromagnétique, accès multiple, notions de capacité de transmission de l'information)

- Propagation des ondes (influence du sol, de l'atmosphère, des obstacles, des multi trajets en mobilité)

- Antennes et bilan de liaison

- Structure des émetteurs-récepteurs RF (conversion de fréquence, chaîne de réception, fréquence image et filtrage des signaux parasites, intermodulation, facteur et température de bruit, dynamique d'un récepteur)

- Disponibilité et critères de qualité d'une liaison radio

COMMUNICATIONS NUMERIQUES

Objectifs et contenus :

- Modulations et démodulations numériques et mise en œuvre dans les chaînes d'émission et réception de dispositifs de télécommunication

- Différentes étapes de codage et mise en forme du signal émis

- Reconstitution du signal numérique à la réception (en présence de bruit inhérent au canal de propagation).

- Utilisation du logiciel Matlab/Simulink pour modéliser la chaîne de transmission, et analyse des signaux obtenus aux différentes étapes de modulation et démodulation pour des modulations d'amplitude, de phase et de fréquence.

INFORMATIQUE C

Objectifs : Etre autonome en programmation en langage C

Contenus :

- Bases de la programmation en C

- Gestion de la mémoire

- Programmation orientée objet

- Notions de classes, d’héritage et de polymorphisme

 ARCHITECTURE DES RESEAUX

Objectifs et contenus :

- Supports de transmission, caractéristiques (distorsion, affaiblissement, BP etc), type de modulation & codage en ligne typiquement utilisés, transmission synchrone / asynchrone.

- Mécanismes de liaison de données: séparation de trames, codes correcteurs, mécanismes de contrôle de flux & de retransmissions.

- Généralités sur les réseaux: types de commutations (circuit, paquet, circuit virtuel), multiplexage statistique, mode connecté vs. non connecté, réservation de ressources.  

- Introduction aux réseaux téléphoniques commutés (RTC) et/ou à ATM

- Modèle OSI

- Caractéristiques du modèle TCP/IP

- La couche réseau IP (Adressage, Entête, champs, Gateway, ARP (IP/MAC))

- La couche transport (protocole tcp et UDP)

ANGLAIS

Objectifs et contenus : Permettre aux étudiants de tenir une conversation simple en anglais et de lire un texte facile en commençant à aborder des textes techniques. Les cours d'anglais se font en groupes de niveau.

PROJET – GESTION DE PROJET

Objectifs et contenus : Structurer, assurer et optimiser le bon déroulement d’un projet.