II.1.2.6.4.Calcul du gain
Le gain isotrope de l'antenne parabolique dépend
principalement de son diamètre et de la fréquence d'utilisation,
de l'efficacité k du système d'illumination de la parabole par la
source (coefficient k) et de la précision de réalisation du
réflecteur. On peut utiliser la formule :
? ? ? ?
2
D
G = ? ? ? ? ? ? ?
k ð
10log ? (2.15)
ë
Où k est le rendement du système
d'illumination, en moyenne 0.55
D, le diamètre du réflecteur
parabolique
II.1.2.6.5.Directivité d'une antenne parabolique
L'angle d'ouverture du lobe principal d'une antenne
parabolique est d'autant plus étroit que le gain de l'antenne est grand.
L'affaiblissement considéré pour la mesure de l'angle est -3dB
[14].
On peut le calculer avec la formule
è 70.ë
= (2.16)
D
Il est intéressant d'avoir une idée de
l'étroitesse du lobe d'une antenne à très grand gain car
la précision du pointage de l'antenne est déterminante lors de la
tentative d'établissement d'un contact.
II.2 TRANSMISSIONS HERTZIENNES
II.2.1 Généralités
Un faisceau hertzien est un système de transmission entre
deux points fixes, par ondes radioélectriques très fortement
concentrées à l'aide d'antennes directives.
La quantité d'informations que l'on peut transporter
dépend de nombreux facteurs: la distance entre deux points d'une
liaison, la sensibilité aux perturbations, la puissance que l'on peut
allouer pour les émetteurs, etc. Le type de communication que l'on
souhaite réaliser peut s'accommoder d'une infrastructure plus ou moins
lourde (câbles, antennes et pylônes,
répéteurs...).
Enfin, en fonction de l'application ou de la topologie du milieu,
il peut être plus ou moins simple ou plus ou moins économique de
tirer des lignes.
Il peut donc y avoir transmission en espace libre ou sur des
supports spécifiques (transmission guidée). Pour ces derniers,
l'optique tend à se généraliser, alors que les
transmissions en espace libre reste l'apanage des ondes
électromagnétiques [10].
Signal A entrant
Signal R
sortant
Modulateur
Demod.
FI
Recepteur
Emetteur
Rec.
Em.
Rec.
Em.
Rec.
Em.
FI
Demod.
Mod.
Signal A
sortant
Signal R
entrant
II.2.2 Principe du faisceau hertzien
Les télécommunications hertziennes permettent
des liaisons point fixe à point fixe (relais
téléphoniques, relais de télévision, etc.) ou entre
mobiles. La souplesse de l'infrastructure nécessaire permet de desservir
des zones géographiques impropres aux communications filaires.
En contrepartie, l'encombrement spectral limite le nombre des
canaux de communication et ce d'autant plus que l'atmosphère impose ses
propres contraintes. Les fréquences des systèmes de
télécommunication sont donc attribuées par des organismes
de normalisation tels que l'UIT-R et l'IFRB (International Frequency
Registration Board).
Selon la forme (numérique ou analogique) sous laquelle
se présente ces informations, différents types de modulation sont
utilisés, d'une part, pour former le multiplex et, d'autre part, pour
transposer le spectre des signaux dans la gamme de fréquences
appropriées pour l'émission:
- Faisceaux hertziens numériques :
multiplexage temporel de voies téléphoniques
numérisées par une modulation PCM ou de données
numériques, puis transposition en hyperfréquences par modulation
(analogique discrète) d'une porteuse sinusoïdale en OOK, PSK, MSK,
QAM,...
- Faisceaux hertziens analogiques :
multiplexage fréquentiel de voies téléphoniques
analogiques (modulation SSB) ou signal vidéo en bande de base, puis
modulation d'une porteuse sinusoïdale en FM/ÔM [1].
Exceptionnellement : multiplexage temporel par modulation d'impulsion en
position (PPM), suivi d'une modulation OOK.
II.2.3 Structure du système des faisceaux
hertziens
Le faisceau hertzien est un système de type «
pseudo-4-fils fréquentiel » car les deux sens de transmission sont
portés par des fréquences différentes. Les antennes sont
généralement communes aux deux sens.
Le trajet hertzien entre un émetteur et un
récepteur constitue un bond. Les conditions de propagation (distance
visibilité) obligent souvent à diviser une liaison en plusieurs
bonds séparés par des stations-relais qui reçoivent le
signal hyperfréquence, l'amplifient et le reémettent,
généralement avec une autre porteuse, en direction de la station
suivante. Dans des cas exceptionnels, des relais passifs (plan
réflecteur) peuvent permettre de contourner un obstacle.
La modulation (analogique ou analogique discrète) se
fait à une fréquence intermédiaire de 70 ou 140 MHz. Le
signal ainsi modulé est transposé dans le domaine des
hyperfréquences par mélange avec la fréquence d'un
oscillateur local afin d'obtenir la fréquence porteuse utilisée
pour la transmission hertzienne
II.2.4 Choix des fréquences porteuses
Le domaine des faisceaux hertzien s'étend de 250 MHz
à environ 22 GHz. Dans ce domaine, seules certaines bandes de
fréquences bien définies ont été attribuées
aux faisceaux hertziens terrestres. La partie inférieure du domaine
n'offre que des bandes relativement étroites et ne convient qu'à
des systèmes de faible capacité. La plupart des faisceaux
hertziens se situent au-dessus de 1.7 GHz. Toutefois, à partir de 12
GHz, l'absorption due à la pluie conduit à un affaiblissement
croissant. Ce domaine ne convient pratiquement qu'à des faisceaux
numériques.
Par convention internationale (UIT-R), les bandes
attribuées ont été divisées en canaux
radioélectriques adjacents (p.ex. 8 paires de canaux espacés de
29,65 MHz dans la bande des 6 GHz, soit de 5,9 à 6.4 GHz. Le choix des
canaux pour les deux sens de transmission de chaque bond de faisceau hertzien
dans un réseau dense (plan de fréquences) est une
opération délicate qui doit tenir compte :
· des couplages parasites possibles entre antennes
situées sur le même support ;
d'interférences entre
faisceaux voisins dues à l'imparfaite directivité des antennes
;
· de la sélectivité des récepteurs
;
· de la possibilité d'alterner les polarisations
(horizontale ou verticale) dans des canaux adjacents;
É d'un souci d'utilisation optimale du domaine
fréquentiel disponible
II.2.5 Faisceaux hertziens numériques
Un faisceau hertzien numérique est
caractérisé essentiellement par le débit binaire qu'il
convoie, indépendamment du fait que ce débit résulte du
multiplexage temporel de z voies téléphoniques converties en
numérique par une modulation PCM ou qu'il corresponde à une
transmission de données rapides. Développés dès les
années 70 pour des liaisons à 2 et 8 Mbit/s dans le réseau
local, puis à 52 Mbit/s, ils sont remplacés ensuite par les
échelons normalisés à 34 et 140 Mbit/s dans le
réseau interurbain[1].
La faible sensibilité des transmissions
numériques aux bruits et aux variations de niveau est très
intéressante en radiocommunication. Les liaisons numériques
permettent de réduire les puissances d'émission et la taille des
antennes.
II.2.6 Les antennes pour faisceaux hertziens
Pour diminuer la puissance d'émission, la technique
des faisceaux hertziens utilise des antennes très directives. L'antenne
réelle est placée au foyer optique d'une parabole qui
réfléchit les ondes en un faisceau très concentré,
permettant ainsi de limiter la dispersion de l'énergie
radioélectrique.
Antenne d' emission Antenne de reception
FigureII.6 : Antennes pour faisceaux
hertziens
II.2.7 Le canal de propagation
Le canal de transmission radiomobile est un des moyens de
communication les plus variables et les plus incontrôlables. En
parcourant un trajet entre l'émetteur et le récepteur les ondes
radioélectriques sont sujettes à de nombreuses
irrégularités, de caractéristiques
électromagnétiques, de température, d'humidité du
milieu traversé qui ont un effet de
dégradation sur la qualité du signal [8]. Pour
cela, les transmissions hertziennes ont pour propriété de
fluctuer en temps et en espace, souvent avec des variations très
importantes dues à plusieurs phénomènes de propagation qui
font l'objet du troisième chapitre.
II.3. Conclusion
Dans la première partie de ce chapitre, on a vu la
théorie relative aux antennes. Pour se propager, l'onde d'espace
nécessite une visibilité directe entre les antennes
d'émission et de réception. Ainsi, l'utilisation de
répéteurs ou stations intermédiaires est nécessaire
entre l'émetteur et le récepteur très
éloignés. En plus, la position de l'antenne par rapport au sol
influence son diagramme de rayonnement.
Enfin, il s'avère indispensable de signaler que le type
d'antenne à utiliser tant à l'émission qu'à la
réception dépend de la fréquence à laquelle on
travaille.
Dans la deuxième partie de ce chapitre, nous avons vu
que pour diminuer la puissance d'émission, la technique des faisceaux
hertziens utilise des antennes très directives. L'antenne réelle
est placée au foyer optique d'une parabole qui réfléchit
les ondes en un faisceau très concentré, limitant ainsi la
dispersion de l'énergie radioélectrique. Ce chapitre souligne
aussi l'intérêt majeur des liaisons numériques qui
permettent de réduire les puissances d'émission et la taille des
antennes.
CHAPITRE III. INFLUENCE DE LA TERRE ET DE L'ATMOSPHERE
SUR LA PROPAGATION DES ONDES HERTZIENNES
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