3.4.4 Principe de réception par satellite
Schéma synoptique
Schéma synoptique voir figure 28
Equipements utilisés
Dans sa configuration la plus simple, une station satellite
comprend :
La parabole
La parabole est constituée de deux éléments
: le réflecteur parabolique et la tête de réception plus
communément appelée LNB pour Low Noise Blockconverter.
Tête ou LNB (Low Noize Block)
Dont l'élément principal est le Convertisseur,
monté ici directement pour :
Amplifier immédiatement les signaux grâce à
un amplificateur à bas bruit afin que les bruits créés en
aval demeurent petits comparativement aux signaux,
Limiter les pertes en ligne par abaissement de la
fréquence porteuse dans la bande intermédiaire 950-1 750 Mhz
(950- 2 000 Mhz en triple-bande) dite Bande Intermédiaire Satellite (BIS
: Bande Intermédiaire Satellite)
Il existe différents types de LNB :
Le LNB universel, qui capte toute la bande Ku (10,7-12,75 GHz) et
qui ne peut alimenter qu'un seul terminal à la fois,
Le LNB Twin, qui permet d'utiliser 2 terminaux de manière
indépendante,
Le LNB mono bloc (double tête ou DuoSat) qui permet quand
à lui de pointer 2 satellites avec la même parabole (à
condition qu'ils ne soient pas trop distants l'un de l'autre),
Le LNB quattro qui est destiné aux mini- réseaux
collectifs et qui permet de séparer les 4 bandes de
fréquences(basse verticale,basse horizontale et haute
horizontale),autrement dit,il offre en permanence les 4 polarités sur
sorties distinctes
Le réflecteur
Le réflecteur parabolique est chargé de
concentrer les ondes reçues ou émises (radar,
télévision, ISM et WiFi, radio- amateurisme, faisceaux hertziens,
ou ondes émises par les astres en radioastronomie) vers l'antenne-
source, qui se situe au foyer de la parabole. Les antennes paraboliques de
petit diamètre sont fabriquées en tôle emboutie (acier ou
aluminium). Pour les antennes de grand diamètre, les réflecteurs
sont parfois réalisés en grillage, ce qui a pour effet de
diminuer la prise au vent. Le réflecteur ne doit pas comporter des creux
ou des bosses d'une amplitude supérieure à 5% de la longueur
d'onde, qui pour mémoire, est de 2.5 cm en TV sat et 12.5 cm en 2,4
GHz.
Récepteur
Le récepteur qui a pour fonction de reconstituer le
message émis par la source à partir du signal reçu,
comprend des circuits d'amplification, de changement de fréquence, de
démodulation (pour les transmissions sur onde porteuse), de filtrage
puis d'échantillonnage et de prise de décision(figure 29). Le
changement de fréquence et le démodulateur permettent de ramener
le signal modulé en bande de base. Le signal en bande de base est
ensuite filtré puis échantillonné à des instants
caractéristiques. Finalement un circuit de décision identifie la
valeur des éléments binaires transmis à partir des
échantillons reçus.
Le choix effectué par le circuit de décision est
binaire, décision 0 ou décision 1, ce qui correspond à une
opération dite de « détection ».
Le démodulateur
Le démodulateur extrait les informations
audio/vidéo transposées dans la bande (0,95 GHz - 2,15 GHz) par
la tête de réception et les convertit en signaux vidéo et
son exploitables par un téléviseur PAL/SECAM via une prise de
type péritel ou quatre fiches RCA.
De plus, il alimente la tête de réception et le
«positionneur Motorysat« et génère les
différents signaux de commande de ces derniers à travers le
même câble coaxial que celui utilisé pour la vidéo et
le son.
Principe de fonctionnement
Principes généraux
Un ensemble de réception satellite n'est autre qu'un
récepteur super hétérodyne, à double changement de
fréquence. Toutefois, le fait que la fréquence des signaux
reçus se situe dans la bande des 10 GHz et au dessus lui confère
certaines particularités. Le synoptique de la figure 1 présente
le principe d'une chaîne de réception satellite.
Les ondes radio en provenance du satellite sont
concentrées par la parabole avant d'être reçues par une
"antenne", même si ce n'est pas le nom qu'on lui donne habituellement en
hyperfréquence. Cette antenne, contenue dans le LNB (Low Noise Block) ou
LNC (Low Noise Converter), et suivie d'un premier étage changeur de
fréquence est le petit module situé au bout de la parabole. Il
reçoit une fréquence fixe provenant d'un oscillateur local et
délivre
donc, en sortie, un signal à fréquence
intermédiaire, beaucoup plus faible que celle du signal reçu du
satellite.
Ainsi, alors que les fréquences en provenance du
satellite sont dans la gamme de 10 GHz (10,9 à 12,75 GHz pour être
précis), celles sortant du LNB ou LNC sont dans la bande 920 Mhz
à 2,150 GHz, que l'on appelle la BIS ou Bande Intermédiaire
Satellite.
Ce premier changement de fréquence permet de
véhiculer facilement les signaux du LNB, situé à
l'extérieur de l'habitation, au récepteur situé à
l'intérieur et distant bien souvent de plusieurs dizaines de
mètres, grâce à un câble coaxial, de bonne
qualité, vu les fréquences mises en jeu. Dans le cas contraire,
c'est à dire sans le changement de fréquence, il faudra
véhiculer du 10 GHz ou plus jusqu'au récepteur, ce qui ne
pourrait avoir lieu qu'avec des guides d'ondes et avec des pertes
considérables.
Dans le récepteur, ces signaux arrivent sur un nouvel
étage changeur de fréquence qui reçoit, lui un signal
provenant d'un oscillateur local à fréquence variable cette fois.
En effet, c'est en faisant varier cette fréquence que l'on va pouvoir
sélectionner la chaîne à recevoir.
Le résultat de ce second changement de fréquence
passe par un amplificateur à fréquence intermédiaire
travaillant dans la bande des 70 Mhz environ, avant d'être
démodulé pour fournir les signaux vidéo et son en bande de
base.
Deux fréquences locales (antenne
bi-bande)
Les fréquences d'émission de satellites
s'étageant de 10,9 GHz à 12,75 GHz, on conçoit bien que
l'explication précédente doit être incomplète.
En effet, l'écart entre ces deux fréquences
correspond à une bande de fréquence de 1,8 GHz, qui ne peut donc
pas rentrer dans les 1,23 GHz (2,15 GHz - 920 Mhz) que peut recevoir le
récepteur satellite. En fait, le LNB qu'on utilise peut être un
modèle mono-bande, bi-bande ou tri-bande. Dans le premier cas, il ne
contient qu'un oscillateur local et ne permet de recevoir qu'une des bandes
satellite :
La bande basse jusqu'à 11,90 GHz, avec un oscillateur
local OL1 de fréquence 9,750 GHz.
Une tête ou LNB bi-bande, contient deux oscillateurs
locaux commutables, choisis parmi les trois précédents, et une
tête tri bande, quand à elle, les trois oscillateurs. La figure 30
montre ainsi, à titre d'exemple, le synoptique simplifié d'une
tête tri bande.
On tronçonne la grande gamme 10,950 GHz - 12,75 GHz en
trois sous-gammes.
Les commutations d'oscillateurs sont effectuées
automatiquement par les récepteurs, de manière transparente pour
utilisateur, d'autant plus que la gestion par microcontrôleur de ces
appareils leur permet d'indiquer toujours la fréquence exacte
reçue.
Polarisation de la transmission
En utilisant les propriétés des ondes
électromagnétiques et plus exactement la polarisation, il est
possible de doubler la capacité de transport de la bande de
fréquence utilisée. Pour ce faire, on transmet en
parallèle une porteuse en polarisation verticale (la direction de
polarisation dépend de l'orientation du champ électrique) et une
autre porteuse en polarisation horizontale. Une porteuse dans une polarisation
donnée se trouve entre 2 porteuses de la polarisation inverse.
Pour être capable de différencier la polarisation
de fonctionnement, on utilise 2 tensions continues qui servent aussi
d'alimentation de la tête : (figure 31)
· 13V pour la polarisation verticale
· 18V pour la polarisation horizontale.
La bande C, a une gamme de fréquences comprises entre
3,7 et 4,2 GHz. La puissance d'émission, qui lui est
généralement associée, est relativement faible, en
comparaison avec la bande KU par exemple. Elle nécessite donc des
paraboles de grande taille pour sa réception et est
particulièrement développée en Afrique.
Cas d'une transmission analogique
Un signal TV véhicule une image, mais aussi du son, et
même "plusieurs sons" en réception satellite, soit parce que
l'émission est stéréophonique, soit encore parce qu'elle
est réalisée en plusieurs langues simultanément.
Ces signaux sonores sont transportés, en même
temps que le signal vidéo, grâce à une ou des sous-
porteuses.
La figure 32 montre ainsi un exemple type de signal complet
avec le signal vidéo qui s'étend de 0 à 5 Mhz, la
sous-porteuse mono à 6,5 Mhz et six sous-porteuses
stéréo.
Les fréquences visibles sur cette figure sont
indicatives et varient d'un satellite à l'autre et même d'un canal
à l'autre. Ce qui complique un peu le récepteur, qui doit
disposer, au niveau de son démodulateur, d'un étage
spécifique de démodulation du son apte à supporter toutes
les fréquences de sous- porteuses habituellement rencontrées en
réception satellite.
Le signal en bande de base est appliqué, d'une part
à un filtre passe-bas qui extrait la seule information vidéo.
Par ailleurs, il arrive sur un mélangeur qui
reçoit d'autre part un signal provenant d'un oscillateur local dont la
fréquence est commutable en fonction de la sous-porteuse
désirée. C'est cette commutation qui permet de choisir le son
qu'on désire écouter lorsqu'on programme le récepteur sur
les différents canaux à recevoir. Une nouvelle amplification de
la fréquence intermédiaire et une démodulation
appropriée permettent alors de disposer du son... ou presque.
L'étage final de notre récepteur peut donc
être schématisé comme indiqué sur la figure 33.
Cas d'une transmission numérique
La transmission d'émissions numériques utilise
les mêmes gammes de fréquences que pour l'analogique. La
modulation utilisée est une QPSK. Une porteuse va permettre de
véhiculer un flux numérique important pouvant atteindre 45 Mbaud.
Ce signal s'appelle alors un transpondeur numérique, il est capable de
contenir plusieurs chaînes de télévisions et de stations de
radio et éventuellement des services internet. La transmission utilise
un système avec des codes correcteurs d'erreurs qui permettent d'assurer
une transmission effective avec
un taux d'erreur inférieur à 10-11 Pour cela on
utilise un codeur de Viterbi qui rajoute des informations. Ce rajout
d'information est caractérisé par le coefficient de Viterbi P/N
où P est le nombre de bits utiles et N le nombre de bits transmis. De
plus avant ce traitement, on adjoint à la trame de base contenant 188
octets, 16 octets de parité qui permettent de corriger les octets
erronés de la transmission.
Afin de réduire la bande passante du transpondeur, on
utilise un filtre de Nyquist avec un Roll-Off de â=0,35 la bande
occupée est alors donnée par la relation B= R (1+â) en
bande transposée si on ne travaille pas en BLU avec R
représentant la rapidité de modulation.
Fréquence utilisée par les
satellites
Les ondes radioélectriques, ou ondes hertziennes, font
partie, comme la lumière visible, des ondes
électromagnétiques qui se propagent dans le vide à la
vitesse de 300 000 km/s (dans l'atmosphère, la différence est
négligeable). On les caractérise par leur fréquence F, qui
est celle par exemple du signal délivré par une antenne recevant
ces ondes. Un signal audio ou vidéo peut être transmis en modulant
l'amplitude ou la fréquence de l'onde porteuse propre à chaque
canal.
En télévision par satellite, on utilise
principalement des fréquences porteuses comprises entre 3 et 30 GHz, qui
sont dites « hyperfréquence » ou SHF (Super High
Frequencies).
En Europe, les programmes de télévision par
satellite sont en quasi totalité émis dans la bande de
fréquence dite Ku, qui va de 10,959 à 12,750 GHz. Elle est
divisée en trois : (fig 34 : Les bandes de fréquences les plus
utilisées en télévision par satellite)
- la bande dite B1 ou « 11 GHz » ou E.C.S. (European
Communication Satellites) comprise entre 10,950 et 11,700 GHz utilisée
de façon générale en Europe sur les ASTRA, les EUTELSAT,
les INTELSAT...;
- la bande B2 ou D.B.S., entre 11,700 et 12,500 GHz,
attribuée à l'origine aux satellites de D.B.S. de forte puissance
et qui est surtout utilisée par TDF 1 et 2, TV SAT2 et jusqu'en 1993
OLYMPUS, regroupés sur 19° W ;
Les équipements de réception peuvent être
soit simple-bande, soit double-bande.
Il importe de savoir, avant de se doter d'une installation,
quelles bandes on souhaite recevoir afin d'éviter des transformations
ultérieures.
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