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à‰tude des possibilités d'utilisation d'un réflecteur passif sur une liaison numérique de grande capacité : « cas de la liaison de mtn rwandacell karongi-kibuye »

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par Charles et Aimable Kabiri et Gashabuka
Université nationale du Rwanda - Undergraduate 2006
  

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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

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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