samedi 12 septembre 2009

Projet ADS-B: Incompatibilité de l'AD8307 - Révision

En attendant de recevoir un AD8310, je me suis de nouveau penché sur la maquette utilisant l'AD8307 pour découvrir que j'ai commis une erreur dans ma conception. La tête ailleurs, j'ai câblé un condensateur de 1.5nF sur la sortie du détecteur, lequel participait à l'intégration du signal. Celui-ci enlevé, l'AD8307 se comporte comme je le pensais à la lecture des courbes de réponse en fournissant un signal démodulé 'potable'. L'utilisation d'un AD8310 devrait cependant me permettre d'obtenir des signaux plus abrupts.


Signal en sortie du comparateur LM311

Je dois ici avouer qu'un oscilloscope digital me serait ici probablement d'une trés grande utilité au regard du nombre de trames détectées en réglant le seuil du comparateur assez bas. Je dispose fort heureusement d'un analyseur logique qui m'a permis de vérifier que le signal démodulé est exploitable.



Celà est le cas.



Il va donc falloir maintenant engager la seconde partie du projet, la programmation du code de décodage sur microprocesseur PIC, modèle non encore sélectionné mais très certainement un PIC-18.

jeudi 10 septembre 2009

Projet ADS-B: Incompatibilité de l'AD8307

Celà se confirme, les temps de réponse de l'AD8307 sont incompatibles avec la détection des pulses comme je le craignais. Celles-ci sont pourtant parfaites en sortie de l'amplificateur NE592, le tuner étant simplement raccordé sur une antenne discone sans aucune préamplification.

La vitesse fixe de rotation du radar permet de recevoir à période fixe les trames d'un même avion qui s'est relativement peu déplacé et donc de synchroniser assez correctement l'oscilloscope. En pratique, les pulses de plusieurs trames différentes peuvent se recouvrir, en particulier le soir quand le trafic est important.




Ces pulses sont hélas intégrées par l'AD8307:



Il me reste donc à passer au plan B, utiliser un AD8310. Quand à l'AD8307 que j'hésite à décâbler au risque de le détruire, l'intégration qu'il effectue sera peut être exploitable à d'autres fins, asservissement du comparateur de tension en sortie de l'AD8310 ou encore mesure directe du niveau reçu par l'un des convertisseur analogique d'un microcontroleur par exemple. Un PIC16F676 peut effectuer une conversion en 18µs, ce qui permet effectivement d'acquérir le niveau avec un déclenchement à la fin de la réception du préambule. Une idée à creuser.

mercredi 9 septembre 2009

Projet ADS-B: Réalisation d'un chopper

Avant d'aller plus en avant dans le projet, j'aurais souhaité pouvoir disposer d'une source me permettant de simuler une trame ADS-B, ou a minima, de générer une modulation d'impulsion. Une solution possible serait de réaliser un chopper à 500Khz assurant la découpe du signal à 990Mhz produit par le générateur.

Ayant sous la main une diode PIN Hyper (MA4P326) mais sans les spécifications techniques pour déterminer la fréquence maximale de fonctionnement dans ce mode, je me suis attaqué à la réalisation d'une maquette qui, de toute façon et au pire, trouvera rapidement une utilisation comme atténuateur variable.



Les résultats ne sont hélas pas à la hauteur des attentes, le découpage étant parfait jusqu'à une fréquence d'environ 50kHZ puis se transformant en un superbe modulateur au-delà.


Chopper à 10KHz, porteuse à 10MHz et 100MHz

Chopper à 1MHz, porteuse à 10MHz et 100MHz
En résumé: une fausse bonne idée qu'un spécialiste de ces composants aurait probablement immédiatement rejetée. Mais n'est-ce pas en forgeant que l'on devient forgeron ?

mardi 8 septembre 2009

Projet ADS-B: Justifications des choix techniques

Une trame de réponse longue MODE-S ressemble à cela:

Extrait du remarquable site 'www.radartutorial.eu'

Les données sont encodées par la position respective d'impulsions d'une durée élémentaire de 1µS. Ces impulsions correspondent à la présence de la porteuse à 1.090GHz sur cette même durée.

J'ai fait le choix d'utiliser une chaîne à changement de fréquence, la porteuse sera donc transposée à 480Mhz (valeur de la 1ere FI) puis à 37Mhz (valeur de la 2ième FI). La durée d'une impulsion ne change pas mais sa représentation passera de 1090 périodes de 0.912ns à 37 périodes de 27ns soit trente fois moins d'échantillons que n'en aurait une chaîne de mesure directe telle que celle utilisée par les récepteurs du commerce.

La détection de ces impulsions est assurée par un amplificateur logarithmique AD8307 suivi d'un comparateur de tension, l'ensemble formant un détecteur de porteuse très simple. Encore faut-il que celui-ci offre un temps de réponse permettant de détecter des impulsions aussi courtes, sa bande passante - 500MHz - étant elle largement suffisante.

Les spécifications techniques de ce composant annoncent un temps de réponse - passage de 10% à 90% du signal de sortie - de 400ns pour des signaux de faible amplitude (<100mV) et de 500ns au delà. En fait, ce composant courant est hélas le plus lent de toute la gamme, l'AD8313 annonçant 40ns, l'AD8317 seulement 20ns et l'AD8310 quelques 10ns. La lecture des courbes de réponse laisse entendre que je devrais cependant pouvoir l'utiliser n'ayant aucune des contraintes fortes qui s'appliqueraient à un système commercial embarqué.
Extrait de la documentation technique AD8307

Si la maquette devait démontrer que le temps de réponse de l'AD8307 est insuffisant, je le remplacerais par un AD8310, hélas moins adapté au maquettage car utilisant un boîtier SOIC.

lundi 7 septembre 2009

Projet ADS-B: Tuner SAT Mitsumi TSU2-E01P - 5

Le câblage sur une platine de test est suffisamment avancé pour permettre quelques mesures sur la chaîne de réception actuellement constituée du tuner, d'un filtre SAW suivi d'un NE592 et d'un AD8307.


Pour plus de 200µV en entrée du tuner, le NE592 délivre presque 2Vcc, le filtre SAW apportant une atténuation de près de 18dB dans la chaîne. Le détecteur constitué du circuit AD8307 travaillera donc dans la plage haute de sa dynamique de mesure.

Les tests effectués à 990MHz - je n'ai pas de générateur montant à 1.090GHz - donnent les mesures suivantes en sortie du détecteur:
- 1.34V -> Pas de signal
- 1.88V -> 20µV
- 2.14V -> 66µV
- 2.39V -> 200µV et plus

Cette configuration permet donc de détecter un signal au-dessous du niveau de sensibilité du tuner (200µV). Il me reste à câbler un comparateur type LM311 en sortie de l'AD8307. Il sera alimenté en 5V et sera réglé pour basculer juste au dessus de 2V, avec peut être un hystérésis. A voir ...

Je ne sais pas encore comment je vais pouvoir tester la réponse impulsionnelle de l'ensemble, n'ayant pas la possibilité de piloter le synthétiseur en tout ou rien. Je crains de devoir valider le fonctionnement 'in situ' en raccordant une antenne et en visualisant les séquences reçues sur la sortie logique via mon analyseur logique.

dimanche 6 septembre 2009

Projet ADS-B: Tuner SAT Mitsumi TSU2-E01P - 4

S'ils sont fort pratiques s'agissant de circuits logiques, les régulateurs à découpage ne font décidément pas bon ménage avec les circuits linéaires. J'ai longuement hésité s'agissant de l'alimentation 12V et 5V du tuner et de la glue associée pour me décider à finalement employer une alimentation à découpage à base de LM2575.

Le résultat fût à la hauteur, non de mes attentes, mais de mes craintes. Certes le bilan énergétique est là mais les perturbations aussi, et ce malgré avoir scrupuleusement suivi les recommandations du fabricant, notamment sur la disposition du circuit de masse, et la diode de récupération. Après une après-midi passée à tenter de réduire la pollution générée sur les rails d'alimentation - 15mV de bruit de découpage à 52kHz - j'ai abandonné ce choix pour repasser sur une alimentation traditionnelle.

Mon erreur provient probablement de la sélection d'une inductance ne correspondant pas aux références fournies dans le datasheet, et d'une valeur sélectionnée pour un courant plus élevé que celui actuellement consommé par la maquette. Quoiqu'il en soit, l'utilisation de ces alimentations nécessite des précautions incompatibles avec le maquettage et les circuits que j'utilise.