Un système PXI pour l’acquisition de signaux d’antennes à bord d’un véhicule automobile

Author(s):
Franck Tirard - IMRA Europe SA

Industry:
ATE/Instrumentation, Research, RF/Communications, Automotive

Products:
Data Acquisition, Modular Instruments, Instrument Drivers/IVI, PXI/CompactPCI, Instrument Connectivity, LabVIEW, Multifunction DAQ, GPIB

The Challenge:
Etudier les effets du canal de propagation pour la réception mobile de la bande FM et de la télévision numérique hertzienne.

The Solution:
Réaliser un banc d’acquisition à l’aide d’un système PXI, utilisable aussi bien en laboratoire qu’en essai sur véhicule.

IMRA Europe est le centre de recherche européen du groupe japonais AISIN, équipementier automobile majeur du groupe TOYOTA. Le département ITS (Systèmes de Transports Intelligents) effectue des recherches sur les systèmes de communication et d’assistance à la conduite. Le projet qui nous intéresse s’attaque aux problèmes de réception mobile des ondes radio : il s’agit de compenser les effets du canal par un traitement du signal approprié. La propagation des ondes se traduit par des multi-trajets (phénomènes d’échos), et par l’effet Doppler proportionnel à la vitesse du véhicule. La congestion du spectre provoque des interférences. Ces phénomènes (le canal), se traduisent par une dégradation ou une perte de réception du signal désiré, qu’il soit numérique (TV numérique hertzienne) ou analogique (FM). Le département ITS met au point les algorithmes aptes à compenser le canal. La validation des développements doit se faire sur signaux réels, représentatifs de mauvaises conditions de réception en environnement automobile.

Un banc d’acquisition
Nous avons donc été amenés à mettre en oeuvre un banc dont le cahier des charges se résume ainsi :
- rapidité de développement et convivialité
- banc embarquable sur véhicule donc compact
- acquisition multivoies de signaux radio (VHF/UHF)
- capacité à rejouer les signaux après traitement

Le principe adopté pour le banc est donc :
1.de transposer en fréquence les signaux d’antennes grâce à un tuner multivoies couplé à un synthétiseur (oscillateur local) ; chaque voie du tuner maintient constante l’amplitude des signaux en fréquence intermédiaire (FI) via un contrôle automatique de gain ;
2.d’échantillonner simultanément les quatre FI (1,25 Méch./s pour la FM) ainsi que les quatre tensions des contrôles automatiques de gain (100 éch./s), reflets de la puissance RF instantanée reçue par les antennes.

Nous avons choisi un système PXI dans lequel se trouvent un PC contrôleur et deux cartes oscilloscopes NI 5102 (quatre voies à 20 Méch./s).
Une carte d’acquisition PXI-6070Epermet de recueillir la puissance instantanée reçue par chaque antenne. Les acquisitions des trois cartes sont synchrones grâce à une fréquence d’horloge fournie par un générateur externe.
Lors des essais en véhicule, un récepteur FM professionnel (type autoradio), contrôlé par le banc PXI via liaison série, détecte les mauvaises conditions de réception et déclenche alors l’acquisition via cette même liaison série. Le banc PXI pilote le synthétiseur couplé au tuner via une interface GPIB. On sélectionne ainsi la station de radio en fixant la fréquence du synthétiseur. Tous les éléments sont ainsi gérés par le banc PXI.
Les essais sont faits en Europe et au Japon, sur autoroute pour caractériser l’effet Doppler, en ville pour la densité des échos et en montagne pour l’étalement temporel des échos.

Un banc de génération et d’analyse
Les données stockées sont traitées et rejouées en laboratoire via une sortie analogique de la carte PXI multifonctions. Elles sont injectées dans le récepteur FM. Nous validons alors nos algorithmes en mesurant leurs performances par comparaison aux données brutes.

Résultats
Ce projet est en cours depuis deux ans. Le banc d’acquisition et de génération PXI ainsi que le logiciel de pilotage ont été mis en oeuvre en deux mois. Nous sommes satisfaits des résultats obtenus. Notre vocation étant de transférer nos technologies à notre maison mère, nous sommes amenés à transférer le banc de test au Japon. Nous avons particulièrement apprécié LabVIEW pour la génération d’Interfaces Homme-Machine conviviales et intuitives, c’est-à-dire exportables.
A court terme, nous souhaitons mettre en oeuvre une carte de synchronisation qui fournira l’horloge d’échantillonnage des cartes d’acquisition afin de supprimer le générateur externe.

Février 2001

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Franck Tirard
IMRA Europe SA
220, rue Albert Caquot
Sophia Antipolis 06904
FR
Tel: 0033 4 93 95 73 32
tirard@imra-europe.com

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