Influence de la PIRE sur la transmission par satellite géostationnaire

IV.2.1. Calcul de la PIRE

Soit un satellite idéal de puissance 100W qui éclaire uniformément une zone terrestre circulaire de 100km de rayon et pas du tout l'extérieur de cette zone (figure 24).

Figure 24 : illustration du calcul de la PIRE

Nous considérons qu'il s'agit de la zone à l'aplomb de laquelle se trouve le satellite ; cette zone, dont le centre est donc situé sur l'équateur, se trouve à environ 36000km du satellite, elle est orthogonale à son rayonnement et peut être considéré comme plane.

Le gain en puissance électrique GE (en dB) de l'émetteur de 100W (PE) par rapport à 1W (P1) est :

GE = 101og (^IDE 5 = 101og(100) = 20$C IDK

Un émetteur isotrope rayonnerait uniformément toute sa puissance dans une zone sphérique qui, au niveau de la surface de la terre, aurait un rayon de R=36000km.

La surface S de cette sphère qui reçoit uniformément toute l'énergie émise est de 4ir8² soit : S = 4ir(36000)²km²

Notre satellite directif rayonne quant à lui toute sa puissance dans un cône qui, au niveau de la terre, découpe une zone circulaire de rayons "_j = 1000BD que nous considérons comme plane.

[43]

La surface de cette zone sur laquelle se concentre toute l'énergie émise est s_j = irr²_j soit s_j = ir(1000)²km²

Le gain GA apporté par la directivité de l'antenne d'émission représente le rapport de puissance qu'il faudrait pour obtenir le même flux avec une antenne d'émission isotrope.

Il est donc inversement proportionnel aux surfaces desservies, soit

en

dB: GA = 10 log = _ sz) ~ 10 log n~~(opLLL)~

~ (1000)q ~ 10 logQ4c(36)²T ~ 37,1$C.

La PIRE est la somme du gain en puissance électrique GE de l'émetteur relatif à 1W et du gain GA de l'antenne d'émission. Il en résulte une puissance apparente relative à 1W que l'on exprime en décibels. Watts (dBW),

D'où : P789 = GE + GA = 20 + 37,1 = 57,1[dBW]

IV.3.Niveau de puissance reçu

La puissance reçue par l'antenne sera égale au produit de la puissance d'émission et du rapport entre la surface apparente sa de l'antenne (de rayon ra=0,5m pour une antenne de 1m de ø) et la surface s_z de la zone couverte (de rayon r_z=1000km=10⁶m), qui sont toutes deux orthogonales au rayonnement, puisque nous nous sommes placés à l'équateur, juste (voir 25 ci-dessous) « sous le satellite ».

Figure 25 : surfaces relatives de l'antenne et de la zone réception
(vue du satellite).

La surface apparente de l'antenne est : S_a = itr_a², Soit it(0,5)² =

0,25itm² alors que la surface de la zone éclairée est :
S_z = it"_j , Soit it (10⁶)² = 1012itm2

[44]

Le rapport entre la puissance PR du signal reçu par l'antenne et la puissance émise PE répartie sur la zone éclairée est égal au rapport entre la surface de l'antenne et celle de la zone éclairée s_z :

~~ ~ a

Sa Sz

0,25ir ~ 10^12ir

= 2,5. 10_^13

D'où l'atténuation directive Ad en dB (qui est un gain négatif) :

Ad = -10log(^PR 5 = -10log2,5.10^uK3 = 126dB PE

Dans ce cas idéalisé, avec notre émetteur de 100W(PE = 20dBW), la puissance du signal reçu (en dBW) serait donc PR = 10 logPR : PR = PE-Ad = +20 - 126 = -106dBW

Ce résultat donne une idée de la très faible valeur du signal reçu (encore plus faible dans la réalité en raison des pertes que nous avons négligées) : -106 dBW signifie « 106dBW au-dessus de 1W », ce qui correspond à une puissance reçue de 0,25x10^u'^°W .

Voici un tableau des quelques valeurs nominales pour conserver un niveau sensiblement constant de la PIRE suivant le diamètre de l'antenne :

PIRE en [dBW]		Diamètre en [m]
1) 50		0,60		2) 49
	0,65	3) 48
	0,75	4) 47
	0,85	5) 46
	1,95	6) 45
	1,05	7) 44
	1,20	8) 43
	1,35	9) 42
	1,50	10)
41	1,70	11)
40	1,90	12)
39	2,15	13)
38	2,40

[45]

14)	37	2,70
15)	36	3,00
16)	50	0,60
17)	49	0,65
18)	48	0,75
19)	47	0,85
20)	46	1,95
21)	45	1,05
22)	44	1,20
23)	43	1,35
24)	42	1,50
25)	41	1,70
26)	40	1,90
27)	39	2,15
28)	38	2,40
29)	37	2,70
30)	36	3,00

Tableau 3 : quelques valeurs normalisé pour la PIRE

[46]

CONCLUSION GENERALE ET RECOMMANDATION

Nous arrivons à la fin de notre exercice scientifique intitulé « Influence de la PIRE sur la transmission par satellite géostationnaire » qui nous a donné une idée sur la technologie de la transmission par satellite et de l'orbite géostationnaire. A l'issue de ce travail nous avons su comment se fait la transmission par satellite, les paramètres mis en jeu pour arriver à transmettre un signal ainsi que les équipements utilisés pour la dite transmission.

En abordant ce sujet pour vérifier nos hypothèses, nous nous sommes posé trois questions suivantes :

V' Pourquoi la PIRE dans la transmission par satellite ?

V' Quel est l'influence majeure de la PIRE sur la transmission par satellite ?

Dans la transmission par satellite la PIRE intervient pour hausser la puissance transmise après avoir subi des pertes et atténuations dans les câbles et en espace libre comme le montre la figure 22.

Effet sur la transmission par satellite, la PIRE présente comme influence : 1. Dans le calcul de bilan de liaison ;

Nous rappelons que le bilan de la liaison est un moyen de quantifier la performance de la liaison.

La puissance reçue dans une liaison est déterminée par trois facteurs: la PIRE (la puissance d'émission, le gain d'antenne de transmission), et le gain d'antenne de réception.

Si cette puissance, moins la perte en espace libre est supérieure au niveau minimum du signal reçu par la station de réception, alors une liaison est possible.

D'où, pour calculer un bilan de liaison, il est nécessaire de déterminer :

o La taille des antennes d'émission et réception ;

o La puissance d'émission ;

o Le rapport signal sur bruit.

De ce fait, le rôle de la PIRE dans le dit calcul est entre autre :

o De trouver la densité de puissance « S » à une distance d ;

[47]

o De calculer la puissance reçue en supposant les antennes d'émission et réception parfaitement alignées ;

2. Dans le calcul du rapport signal sur bruit ;

Nous avons trouvé que la PIRE intervient aussi dans le calcul du rapport signal sur bruit. En effet, pour obtenir un taux d'erreurs spécifié

lors de la démodulation, il est important d'avoir un rapport ax yz noté =ax yz?{|}(rapport Energie bit sur la densité spectrale de bruit) et qui

représente le rapport signal sur bruit ; c'est-à-dire Il faut donc ajuster les puissances d'émission et les tailles des antennes afin que le rapport entre la puissance reçue et le bruit soit égale au produit de code bps (Rb) et le rapport signal sur bruit requise, où l'on Trouvera finalement le facteur de

mérite du récepteur >~ ~ qui est une caractéristique très importante pour qualifier la chaîne de réception d'un système satellitaire.

3. Dans le calcul de dimensionnements des antennes

La zone de couverture de l'émission d'un satellite correspond à la surface terrestre éclairée par ce satellite. Cette zone au sol est matérialisée par la PIRE exprimé en dBW. La formule de présentation rapide et claire permet facilement de dimensionner la performance d'une antenne satellite, ou facteur de mérite (G/T) exprimé en dB. Plus la PIRE est faible plus la parabole doit avoir un gain (donc un diamètre) important, les facteurs de bruit de la tête universelle (dite LNB) intervenant mais relativement peu.

Pour qu'il y ait une transmission, La PIRE est la valeur relative à la puissance de l'émission d'un satellite reçue dans sa zone de couverture (puissance effective émise par un satellite).

[48]

BIBLIOGRAPHIE

I. OUVRAGES

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

2. E. Roubine et J.Ch. Bolomey. Masson Antennes (introduction)

3. J. Darricau Physique et théorie du radar 1981.

4. Fleury Sébastien, Les satellites et la technologie VSAT

5. Réseaux sans fil dans les Pays en Développement

6. RECOMMANDATION UIT-R F.1249- 1997

7. Louis REYNIER - TS SE Bilan de liaison - Application SFH 534

8. Louis Reynier, Cours de Liaisons hertziennes 3 - Antennes

9. G. Maral, M. Bousquet, Satellite Communications Systems, thirded, Wiley

10. Fleury Sébastien, les satellites et la technologie VSAT, université de Mame-la-Valléo, ed.2000, p.6 à 9.

11. Michel Terré, Les systèmes satellitesversion 2.1 Paris 2009

12. Cours B11 - Transmission des Télécommunications - partie 2 - chapitre 7

13. Document SINUTA, « Formation sur l'installation et mise en service de la parabole »

14. Union Internationale des Télécommunications. (2002). Manuel sur les télécommunications par satellite, troisième édition. WILEY INTERSCIENCE, Canada

II. COURS

1. DEA Mathieu RUCHOGOZA NKULIZA, Les Hyperfréquences, Cours inédit G3 Radio Transmission ISTA/GOMA, 2013-2014.

2. Ernest MUTSUVA, La téléphonie et courant porteur, Cours inédit G3 Radio Transmission ISTA/GOMA, 2013-2014.

III. WEBOGRAPHIE

> http://www.lyngsat.com

> http://www.satobs.org

> http://www.memoroireonline.com/transmission-dun-signalhtml

> http://wndw.net/Réseaux-sans-fil-dans-les-Pays-en-Développement

> http://www.electrosmog.info/spip.php?article18

> http://www.paraboles-antennes.com

[49]

TABLE DES MATIERES

DECLARATION DE L'ETUDIANT i

DECLARATION DU DIRECTEUR ii

EPIGRAPHE iii

DEDICACE iv

REMERCIEMENT v

SIGLES ET ABREVIATIONS vii

CHAPITRE.I. INTRODUCTION GENERALE 1

I.1. Arrière plan du travail 1

I.2. Problématique 1

I.3. But du travail 2

I.4. Objectifs. 2

I.5. Questionnaire de recherche 3

I.6. Hypothèse 3

I.7. Délimitation du travail 3

I.8. Méthodes et techniques 3

I.9. Subdivision du travail 3

CHAPITRE II. ETUDE SOMAIRE DES SATELLITES 4

II.1.Introduction 4

II.2. Principes de base 4

II.3. Techniques d'accès au média 8

II.4.Les types de modulation 9

II.5. Les caractéristiques des antennes 10

II.6. Les applications des satellites 16

II.7. Conclusion partielle 19

CHAP.III. LA TRANSMISSION PAR SATELLITE 20

III.1 Généralité 20

[50]

20

. 20

III.2 Schéma synoptique d'une émission et réception par ll satellite

25

27

III.3. Les Orbites possibles

III.4. Equipements utilisés
III.5. Principe de fonctionnement

31