Influence de la PIRE sur la transmission par satellite géostationnaire

IV.1.3. Facteur d'antenne.

C'est l'inverse de la hauteur effective, mais par définition, la charge est égale à l'impédance d'entrée du récepteur, la plupart du temps de 50 W.

¹⁰Cours de

Liaisons hertziennes 3 - Antennes par Louis Reynier

[39]

Supposons¹¹ un émetteur de puissance rayonnée P, situé dans l'espace à une distance R du lieu de réception et rayonnant dans toutes les directions, un tel émetteur idéal est dit isotrope).

Flux de puissance (W/m²) b = ~

~~~²

Puissance à travers la surface A PA = Acb = d

~~~~ (O)

Figure 21 : flux de puissance d'une source isotrope.

Comme il n'y a aucune déperdition d'énergie dans le vide, à la distance R, l'énergie rayonnée sera répartie uniformément sur une sphère de rayon R, dont la surface ^ est égale à 4ir8².

Si P est exprimée en Watts et R en mètres, la densité de flux \, exprimée en Watt par mètre carrée ; \ = P_ = ~

~~~~ (O) la puissance recçue

par la surface A sera donc : PA = \. A = ~. ~

~~~~ (O).

Dans la pratique, une source isotrope vraie n'est pas réalisable, ni souhaitable en effet, la puissance électrique embarquée à bord d'un satellite étant limitée, il importe de ne pas disperser l'énergie électromagnétique rayonnée dans toutes les directions, mais de la concentrer aussi précisément que possible sur une zone « cible » au moyen d'une antenne directive, afin que le champ soit maximal et homogène dans cette zone et minimal (idéalement nul) ailleurs.

¹¹Les Antennes de R. Brault et R. Piat Librairie de la radio 1967

PIRE=PT - Lc + G

[40]

IV.2. LA PUISSANCE ISOTROPE RAYONNEE EQUIVALENTE

Dans un système de communication radio, la puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) ou EIRP en anglais est définie dans la direction de l'antenne où la puissance émise est maximale. La puissance isotrope rayonnée équivalente d'un objet rayonnant dans une direction donnée quelconque, est la puissance qu'il faudrait appliquer à une antenne isotrope mise à la place de cet objet, pour avoir le même niveau de rayonnement dans cette direction.

La PIRE d'un satellite en un point donné est la puissance relative à 1W qui serait nécessaire à un émetteur isotrope situé à la même distance pour créer la même densité de flux que celle reçue du satellite à cet endroit. Cette valeur est constituée de deux composantes : c'est la somme du gain GE en puissance électrique (entre l'émetteur du satellite et un émetteur de référence de 1watt) et du gain GA apporté par la directivité de l'antenne utilisée (par rapport à l'antenne isotrope)

PIRE = GE + GA

Pour une antenne connectée directement à l'émetteur :

PIRE[dBm] = Péi[dBm] + G [dBi]

Avec

- Péi : c'est la puissance appliquée à l'antenne exprimée en décibel milli Watt dBm

- G : c'est le gain de l'antenne exprimé en décibel pour les antennes isotropes [dBi]

- PIRE : c'est la puissance isotrope rayonnée équivalente exprimée en décibel milli Watt [dBm]

La PIRE est aussi une caractéristique importante d'un émetteur. Elle correspond à la puissance émise par l'émetteur.

P. I. R. E(W) = PE(W). GE(GE ici n'est pas en dBi)

On l'exprime souvent en dBW ou dBm :

PIRE (dBm ou dBW) = PE (dBm ou dBW) + GEdBi

Pour une installation incluant les câbles de liaison avec des pertes sensibles, la formule devient :

[41]

Avec :

- PT = puissance de transmission exprimée en décibel milli Watt [dBm]

-

[dB]

[dBj]

Lc = ce sont les pertes dans les câbles et dans les connecteurs exprimés en décibel

- G = c'est le gain de l'antenne en Il existe une autre façon d'estimer la puissance rayonnée en prenant comme référence l'antenne dipôle demi -onde (antenne dipolaire) : c'est la puissance Apparente Rayonnée;

PAR[dBm].

PAR = Pé1 + G C'est par rapport à une antenne isotrope ; le dipôle demi-onde a un gain de 2,15dBi donc :

PAR = PIRE -2,15dBi D'où PIRE = PAR + 2,15dBi

Notons l'utilisation de dB (échelle logarithmique) avec des références (m=milliwatt, i=isotrope, d=dipôle).

Figure 22 : Puissance dans un système sans fil

Ce graphique indique la quantité relative des gains et pertes ainsi que la puissance absolue à chaque point d'une liaison sans fil. L'émetteur produit une certaine quantité de puissance. Une petite quantité est perdue dans l'atténuation entre l'émetteur et l'antenne. L'antenne concentre ensuite la puissance, en fournissant un gain. À ce stade, la puissance est à sa valeur maximale possible pour la liaison. Cette puissance est appelée PIRE: Puissance Isotrope Rayonnée Effective (EIRP: Effective Isotropic Radiated Power) Ensuite, il ya les pertes en espace libre et celles de

[42]

l'environnement, qui augmentent avec la distance entre les extrémités de la liaison. L'antenne de réception fournit des gains supplémentaires. Ensuite, il ya une petite quantité de pertes entre l'antenne de réception et la réception radio. Si le montant de l'énergie reçue à l'extrémité est supérieur à la sensibilité de réception de la radio, par une certaine marge M, alors la liaison est possible. La valeur de M déterminera la fiabilité de la liaison, un bon point de départ est de disposer d'une marge d'au moins 10 dB. Pour les liens critiques, il est préférable de viser une marge de 20 dB.