Le changement de fréquence avec LTSpice

Le changement de fréquence est une opération fondamentale dans les systèmes de télécoms. La figure ci-dessous représente l’étage d’entrée d’un récepteur radio AM.

Je vous propose sur cette page quelques fichiers de simulation LTSpice permettant d’illustrer ce concept sous forme d’un exercice.

Q1 : Avant d’effectuer une simulation complète de ce récepteur on vous propose de caractériser le filtre intermédiaire centrée sur une fréquence classique de 455kHz. En utilisant le fichier LTSpice Caract_filtre_IF.asc proposer une simulation permettant de déterminer la bande passante de ce filtre ainsi que la réjection hors bande. Ce filtre convient-il pour une réception en bande AM ?

Afin d’illustrer le changement de fréquence, on vous propose le schéma de simulation recepteurAM_chgfreq.asc reprenant le filtre intermédiaire précédent dans le cas d’un changement de fréquence ou l’on se place volontairement avec un signal RF en entrée correspondant à l’émission de 3 fréquences radio dans la bande LW (150kHz-285kHz). Pour simplifier le problème on suppose que le signal à l’entrée du mélangeur possède une amplitude suffisante : On oublie donc volontairement l’antenne de réception et l’amplificateur faible bruit (LNA) traditionnellement utilisé sur un récepteur classique.

Q2 : Configurer les générateurs sur les 3 modulateurs afin d’obtenir pour chaque porteuse une modulation d’amplitude avec un taux de modulation de 80% et dont les fréquences du modulant sinusoïdal soient de 500Hz (France Inter), 1kHz (Europe1) et de 2kHz (RMC).

Q3 : Vérifier le bon fonctionnement de votre changement de fréquence en choisissant correctement les fréquences de l’oscillateur local. Illustrer le fonctionnement de cette structure en effectuant une analyse fréquentielle de l’entrée RF, du signal VM et de la sortie S_IF simultanément.

Q4 : Existe-t-il un problème de fréquence image dans la structure proposée ? Illustrer le problème de la fréquence image en changeant les paramètres d’un modulateur sur l’entrée RF.

Afin de récupérer le signal modulant on met en œuvre un montage détecteur de crête  dans lequel on utilise une diode Schottky BAT85 présentant une tension de seuil faible. Une amplification sur la sortie IF permet d’obtenir un niveau suffisant pour le fonctionnement de ce démodulateur. On montre que le choix de la constante de temps du détecteur de crête doit répondre aux conditions suivantes :

Fp désigne la fréquence porteuse, m le taux de modulation et Fa la fréquence du signal modulant. Proposer un couple de valeur pour R1 et C1.

Q5 : Vérifier alors le bon fonctionnement du démodulateur en utilisant le fichier de simulation recepteurAM_complet.asc