81625803 Cours Faisceaux Hertziens

Préparé par larbi DOUBAJI [email protected]

2

Définition

Un faisceau hertzien est une liaison radioélectrique point à point, bilatérale et permanente(full duplex), à ondes directives, offrant une liaison de bonne qualité et sûre permettant latransmission d'informations en mode multiplex à plus ou moins grande capacité. Un faisceau

hertzien est un système de transmission de signaux permettant l’interconnexion de sitesdistants utilisant les ondes radioélectriques.

Ce type de liaisons radio point à point est aujourd'hui principalement numérique et est utilisépour des liaisons voix et données. Il utilise comme support les ondes radioélectriques, avecdes fréquences porteuses de 1 GHz à 40 GHz très fortement concentrées à l'aide d'antennesdirectives.

DomainesTéléphonie fixe, Cellulaire, Diffusion de télévision, Liaisons louées, Internet. � En général, tout type de signal Numérique ou Analogique qui peut être modulé et transféré par ondes radioélectriques.

RégionsLes pays en voie de développement: infrastructure de transmission est légère ou inexistante; coût est déterminant.Les pays développés: dans des régions difficilement accessibles, (les régions montagneuses ou les déserts), ou pour un déploiement dans des délais courts, ou pour sécuriser une liaison câblée déjà existante.

Domaines d'application

AVANTAGES / INCONVENIENTS

Avantages:

• Installation facile et rapide.

• Débits élevés.

Inconvénient

• Exploitation sous licences, sur certaines fréquences.

• Coûts des licences.

• Liaison sensible aux hydrométéores, notamment lors de fortes pluies.

• Contrainte Distance/Débit

Une liaison hertzienne comprend deux stations terminales et des stations relais ; elle est composée d’un ou plusieurs bonds. On appelle station terminale, toute station située à la fin d’une liaison hertzienne. On appelle stations relais, celles situées entre les stations terminales. On appelle bond hertzien, la distance séparant deux stations consécutives.

Bond

Structure générale d’une liaison hertzienne(1/2)

Type des Stations relais

Station relai

Passif

Actif

-Antennes dos à dos (Back to Back)-Plan réflecteur

Répéteur (RF)

Répéteur régénérateur (IF,RF)

Type des Stations relais: Relai passif

• Répéteur (RF)

• Répéteur régénérateur (IF,RF):

Le signal reçu est amplifié et retransmis

Les signal reçu est régénéré , amplifié retransmis

Liaison faisceaux Hertziens avec 3 Relais actifs(4 bonds)

Les répéteurs actifs sont utilisée dans le cas ou la distance entre les terminaux est grande , il y a deux type :

Répéteur (RF)

Répéteur régénérateur (IF,RF)

Type des Stations relais: Station relai passive

Paraboles réflecteurs:

La station paraboles réflecteurs est un relais passif constitué de deux antennes paraboliques reliées par un guide d'onde douce dos à dos.Les antennes paraboliques de ses station sont sont souvent à grande dimensionDans ces cas le bond ne dépasse pas km

Les stations relais passifs sont utilisé lorsqu’il un obstacle entre l’ émetteur et le récepteur , et qu’on ne peut pas éviter même en utilisant des grandes hauteur d’antenne , en général la hauteur d’antenne ne dépasse pas les 60 m

Type des Stations relais: Station relai passive

Plan réflecteur

Un panneau en métal qui a une surface lisse, il reflète l’onde venant de l’ emetteur vers le récepteur

Circulator, Filter

(CBN)

Guide d’onde

Circulator, Filter

(CBN)

Guide d’onde

Canal Émission

DemodulatorModulator

FI = Fréquence Intermediaire Ex: 140 MHz

RF = Radio fréquenceex. 6.8 GHz

TXTransmitter

RXReceiver

RF

f [GHz]

Canal Réception

BB = Bande de Baseex. 2Mbits, 155 Mbit/s

Structure générale d’une liaison hertzienne(1/2)

Antenne Antenne

Modulateur/Démodulateur

Le modulateur adapte le signal à transmettre au canal de propagation. L'opération de modulation transforme le signal, à l'origine en bande de base, en signal à bande étroite, dont le spectre se situe à l'intérieur de la bande passante du canal.

Démodulateur fait l’opération inverse du modulateur

Ban

de p

assante C

anal

Les modulations utilisées sont :

• à 4 ou 16 états ( par exemple 4 QAM, 16QAM…) pour les signaux PDH

• à 64 ou 128 états (par exemple 64 QAM, 128 QAM…) pour les signaux SDH

16 QAM 64 QAM 128 QAM4 QAM

Modulateur/Démodulateur

Modulation numérique dans F.H

Le tableau suivant résume les largeurs de bande nécessaires en fonction des débits rencontrés dans le hertzien et le type de modulation utilisée :

RF outputto the CBN

IF Pre-distorter

IF Amplifier

IF input 140 MHz from Modulator

TX Controller

Power Supply

RF LocalOscillator

Up Converter Mixer

RF Power Amplifier

140 71606880

Lower sideband Upper sideband

7020

+140-140

MHz

L’Émetteur (Tx)

Le module oscillateur local est réglable sur une fréquence précise. � Détermine le canal RF de l'émetteur. Si un autre canal est choisi, l’Oscillateur doit être remplacé.� Le module oscillateur est utilisé en même temps pour l'émetteur et le récepteur.

L’Ampli de Puissance peut générer un signal de 30.5 dBm max.

Le « pre-distorter » traite le signal FI pour compenser les déformations non linéaires de l'amplificateur RF.

15

IF outputTo Demodulator

RF input from CBN

RF LocalOscillator

RF LNAPreamplifier

Down ConverterMixer

RX Controller

Power Supply

IF ControlAmplifier

Le Récepteur (Rx)

Combiner

Rx Main

Rx Div.

RF input Main

RF input Diversity

IF outputTo Demodulator

Length compensation

∆h

CBN

Main Antenna

Diversity Antenna

En cas de diversité d’espace , on aura besoin de deux récepteursidentiques, un combinateur et une bobine de compensation.

Le préamplificateur à faible bruit effectue une compensation des fluctuations et déformations du signal provoquées par les évanouissements.

Circuit de BranchementFiltre

Le circuit de branchement comporte :• Un filtre • Un circulateurCe circuit permet d’ émettre et recevoir plusieurs Fréquences avec le même guide d’onde .

TX

RX

17

Circulateur à jonction Y, 1 entrée, 2 sortie et 3 isolement.

Circuit de BranchementCirculateur :un dispositif non réciproque qui contient trois ports ou plus. Le signal entrant au port n sortira au port n+1. �Port 1 à 2 : perte d'insertion, typiquement de 0,2 à 0,5 dB.� Port 1 à 3 : perte d'isolement, entre 20 à 30 dB.

Circuit d’un Diplexer.

Circulateur + Filtre = Diplexeur

Les fréquences rejetées par le filtre sont réinsérées dans le circulateur pour être extraites au port 3.

� Le nombre de diplexeurs dans le réseau de branchement est proportionnel au nombre de canaux.

18

Orthomode transducer(OMT)

TXMD

DM RX

f1a

f1b

CBN

f1

TXMD

DM RX

f1a

f1b

CBN

f1

H

V

En cas d’utilisation d’une configuration à double polarisation, les signaux ayant des polarisations différentes sont séparés initialement au niveau branchement à l’antenne

Circuit de Branchement

Antenne

Antenne

L’ antenne est un transformateur d’ énergie :A l’ émission elle transforme une énergie électrique (v(t), i(t)) fournie par un générateur en énergie électromagnétique (e (t), h(t)) en tout point P(x,y,z) de l’espace. En particularité, il est intéressant de connaitre cette énergie très loin de l’antenne d’ émission.A la réception l’antenne transforme l’ énergie électromagnétique caractérisée par le champ électromagnétique autour d’elle (e(t), h(t)) en énergie électrique sur une charge (v(t), i(t)).

Antenne

Les principaux caractéristiques d’une antenne:

Antenne

• Bande de fréquence d'utilisation

La fréquence de résonance d'une antenne dépend d'abord de ses dimensions propres, mais aussi des éléments qui lui sont ajoutés. Par rapport à la fréquence de résonance centrale de l'antenne, on tolère un affaiblissement de 3 décibels, affaiblissement qui détermine la fréquence minimum et la fréquence maximum d'utilisation ; la différence entre ces deux fréquences correspond à la bande passante.

Niveau de puissance

3 db

Bande Passane

Ex:

Fmin Fmax

b- Polarisation

Rappel :

Une onde EM est constituée d'un champ électrique E et d'un champ magnétique H . Dans le vide, ces deux champs sont orthogonaux et transverses (perpendiculaires à la direction de propagation)

La polarisation d’une antenne est celle de l’onde électromagnétique qu’elle rayonne

Antenne

La polarisation d'une onde EM est le type de trajectoire que décrit l'extrémité du champ E aucours du temps dans le plan transverse. Il existe trois types de polarisation :

Polarisation linéaire Le champ E n'a qu'une composante variant sinusoïdalement: satrajectoire est donc un segment de droite. Un dipôle génèreclassiquement one onde EM polarisée linéairement.Polarisation circulaire Le champ E a deux composantes Eq et Ej de même amplitude et déphasées de 90 degrés, son extrémité décrit un cercle.Polarisation elliptique La polarisation elliptique correspond au cas général d'un champ E comprenant deux composantes Eq et Ej d'amplitudes et de phasesquelconques

Antenne

La polarisation d’une onde permet de multiplexer deux porteuses de même fréquence: l'une en polarisation horizontale, l'autre en polarisation verticale

Antenne

c- Directivité et diagramme de rayonnement

Antenne parabolique Diagramme de rayonnement d’une Antenne parabolique

c- Le Gain

Une antenne est un élément strictement passif qui n'amplifie pas le signal ! Songain, par définition, représente la concentration de puissance dans une directionprivilégiée par rapport à une antenne isotrope sans pertes.

Antenne

Pour recevoir le maximum de puissance , il faut que les deux antennes émission réception soient alignés (Les lobes principales)

Guide d’onde

Guide d’onde rectangulaire Guide d’onde elliptique

Le Guide d’onde permet de guider le signal RF entre l’antenne et le récepteur dans un sens et entre l’émetteur et l’antenne dans l’autre sens

Spectre radio électriqueITU-R a divisé le spectre radio électrique en bande selon l’utilisation

30

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

f4f4a

f3f3a

Channelspacing

ITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3824.5 - 4182.5 MHzITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3413.0 - 3771.0 MHzITU-R F.497 8 Ch. 28 MHz 3422.5 - 3884.5 MHzITU-R F.635 7 Ch. 40 MHz 3620 - 4180 MHzITU-R F.635* 7 Ch. 40 MHz 3610 - 4170 MHzITU-R F.635 4 Ch. 80 MHz 3630 - 4190 MHz

4 (3.6/3.8/3.9 GHz)

ITU-R F.1099 7 Ch. 40 MHz 4430 - 4970 MHzITU-R F.1099 4 Ch. 80 MHz 4450 - 4990 MHz

5 (4.7 GHz)

ITU-R F.383 8 Ch. 29.65 MHz 5945.20 - 6404.79 MHzITU-R F.497 8 Ch. 28 MHz 5689 - 6151 MHz

6L (6.2 GHz)

ITU-R F.384 8 Ch. 40 MHz 6460 - 7080 MHz 6U (6.5 GHz)

ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHzITU-R F.385* 5 Ch. 28 MHz 7428 - 7722 MHzITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7121 - 7429 MHzITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7457 - 7737 MHzITU-R F.385 8 Ch. 28 MHz 7442 - 7883 MHz

7 (7.5 GHz)

ITU-R F.386 8 Ch. 29.65 MHz 7747.70 - 8266.57 MHzITU-R F.386 3 Ch. 28 MHz 8293 - 8468 MHz

8 (8 GHz)

ITU-R F.387 8 Ch. 28 MHz 12765 - 13227 MHz 13 (13 GHz)

ITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10715 - 11685 MHzITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10695 - 11665 MHzITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10735 - 11665 MHz

11 (11 GHz)

Bande de fréquence de Fréquences:Pour utilisé judicieusement les fréquence , UIT-R subdiviser la bande dédié au FH selon des sous bande

Pour chaque bande de fréquence on définit :-La fréquence centrale (f0) -les fréquence des sous bandes supérieure(High) et inférieure (Low) -L’espacement entre deux fréquence adjacent (channel spacing)-L’espacement entre la fréquence d’émission et celle de la réception-l’espacement entre la bande supérieure(High) et inférieure (Low)

Bandes de Fréquences

ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz

Bandes de Fréquences

Exemple:

Low High

1 7442 75962 7470 76243 7498 76524 7526 7680

5 7554 7708

NB: fn désigne fréquence bande

inférieure , f’n désigne fréquence

bande supérieure

ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz

• Pour les distance longue (Réseau Backbone), on utilise la bande de fréquence de 3,3Ghz à 11 Ghz

• Pour les réseaux d’accès , backhauling on utilise les fréquences 8Ghz et plus

• Le chois entre les bande de fréquence est tributaire de :-Débit de la liaison et condition climatique ainsi que le topographie du terrain

Plan de Fréquences:

les réseaux d’accès , backhauling

Distance longue , (Réseau Backbone)

Les brouillages/Les interférences

• Les brouillages peuvent être à l’intérieur d’un système ou entre systèmes

Observons quels sont les différents brouillages que nous pouvons avoir:

Les brouillages possibles sont les suivant:N°1: Brouillage der la réception en D par l ’émission en ASolution : Antenne en A et D non en visibilité l’une à l’autre = Bon non alignés

N°2:Brouillage par couplage de la réception en A à la fréquence F2 par l’émission en A de la fréquence F1: une partie émise est réinjectée au niveau des branchements sur les guides d’onde dans la chaine de réception Solution : Un écart convenable entre la fréquence de l’émission et de la réception (F1 et F2) ainsi qu’un bon filtrage des signaux reçus.N°3: Brouillage de la réception B venant de C par la réception venant de A vers BLa directivité des antennes est imparfaite et l’antenne B dirigé vers C capte une partie de l’ énergie par le lobe arrière Solution : Il faut utiliser des antennes extrêmement directives N°3: Brouillage de la réception en A par l’energie rayonnée par le lobe arrière de l’antenne B dirigées vers CSolution : Solution : Il faut utiliser des antennes extrêmement directives

Les brouillages/Les interférences

Afin d’éviter aux maximum l’effet des interférence nous respectons les règles suivantes :

Règle 1 : Il faut utiliser des antennes très directives Règle 2: les fréquence d’émission et réceptions doivent être situées dans deux sous bande différente Par exemple : • Emission f1 (la sous bande inférieure ) et la réception f’1 (la sous bande supérieure )

Rappel: fn fréquence bande inférieure , f’n fréquence bande supérieure

Règle 3 :Dans les station répéteurs , les fréquences émissions doivent être choisies dans la bande inférieure ou dans la bande supérieure

f1

f’1

f1

f2

fn

f’n

f’n f‘n

fn

f’n

Site régénérateur Site régénérateur

Les différentes catégorie des équipements FH

STM1STM12-16 E1, E32-16 E1, E3

• Coût élevé• Capacité de transmission

très large • Performance trop stable • Utilisé pour les longues

distance

• Le traitement du signal IF et RF et Modulation et démodulation se font en indoor

• Juste l’antenne et Outdoor

Exemple:

Les différentes catégorie des équipements FH:Trunk Radio

• Toutes les unités sontoutdoor(Modem/Emetteur/récepteur)

• Installation facile

Les différentes catégorie des équipements FH:Outdoor

Les différentes catégorie des équipements FH:Split-Mount

• La partie RF( emetteur,récepteur,branching) sont Outdoor (ODU)• Le modulateur/demodulateur sont indoor

(IDU)• Les parties Indoor et Outdoor sont

connecté via Câble IF

• ODU peut être connecté directement à l’antenne ou bien via un guide d’onde flexible (très court)

• Installation et maintenance facile

Les différentes catégorie des équipements FH:Split-Mount

Facteurs influant sur la propagation des FH

Facteurs influant sur la propagation FH:Obstacle

Zone de fresnel:

C’est les ellipsoïdes formé par l’ensemble des points P entre T et R telque

Rayon de la zone de fresnel (Fn ) :

Fn

Pour n=1 , c’est le premier éllipsoide de fresnel .

La formule du 1 er Ellipsoïde de Fresnel :


L’énergie de l’onde électromagnétique est plus concentré dans la la zone du 1 er Ellipsoïde de Fresnel Les obstacles dans la zone de Fresnel devrait être le minimum possible

F1(m)=


Facteur K :

La forme géométrique de la terre est sphérique , le Rayon de la terre change entre deux points , Pour tenir en compte de la courbure de la terre, On introduit un rayon de courbure terrestre fictif R' (R’=KR).

K peut prendre les valeurs 4/3,2/3 Pour le Maroc ,Euroupe on prend K=4/3Si K n’est pas donnée dans une zone on prend K=4/3

Rayon de la terre réel R 6370Km


Règle de dégagement :

• Pour K minum , 60% du 1 er éllipsoidede fesnel doit être dégagé de tout obstacle

• Pour K=4/3 ,100% 1 er ellipsoïde de fresnel doit être dégagé de tout obstacle

• Pour le cas de diversité d’espace Et K=4/3 ,le dégagement de 60% de la zone de fresnel est suffisant

• Pour garantir la réception du maximum de puissance , il faut respecter les règles suivantes:


Exemple : Sachant qu’on utilise des antennes avec diversité d’espace et K=4/3 , d=50 Km , l’obstacle est situé au milieu entre A et B et f = 6,8 GHz

Déterminer la condition pour que la 1ere zone de fresnel soit dégagée au milieu de la distance AB

obstacle

A B

d

d/2 d/2

Le rayon de la première zone de fresnel

2/21 ddd == Donc F1= 23 m donc 13,8 m (60% de 23) doit être dégagé de toutObstacle .La condition : r>=13,8 m

21.

.32.17

21

..1 2121

ddf

dd

dd

ddF

+=

+= λ

r

L'onde réfléchie par la surface du sol est le principal facteur qui influe sur le niveau de réception.

Le terrain plat ou l'eau peuvent refléter une partie de l'énergie de signal émise par l'antenne L’antenne de réception reçoit le signal du trajet direct venant de l’ émetteur et d’autre signaux causés par réflexion .la sommes vectoriel de l’onde principale (trajet direct) et l’onde réflechie peut auguementer (les deux ondes sont en phase )ou diminue ( Décalage de phase) l’onde composite , la transmission devient instable. Par conséquent, lorsque vous faites conception de la liaison à faisceaux hertzien, il faut éviter les ondes réfléchies, autant que possible. Si la réflexion est inévitable, utiliser les hauts et les bas du terrain pour bloquer les ondes réfléchies.

Facteurs influant sur la propagation FH:Térrain

Différentes conditions de réflexion de différents terrains ont des effets différents sur l’onde électromagnétique Les terrains sont classées dans les quatre types suivants:Z de type A: montagnes (ou villes avec des bâtiments denses)Z type B: collines (surface du sol doucement ondulé)Z Type C: surface plaineZ Type D: surface de l'eau à grande surfaceLe coefficient de réflexion de montagnes est la plus petite, et donc le terrain de montagne est le plus approprié pour la transmission à faisceaux hertzien. Le terrain colline est moins adapté au transmission FH. Lors de la conception d’une liaison FH, essayez d'éviter les surface plate comme la surface de l'eau.

Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques:

Terrain

Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques :

Atmosphère

Troposphère est la couche est la plus basse de l'atmosphère , elle est situé de 10 km de la terre.Les effets de troposphère sur la propagation des ondes électriques sont énumérés ci-dessous:� absorption par résonance des molécule gazeuse . Ce type d'absorption affecte les fréquences 12

GHz et plus.� Absorption et diffusion causée par la pluie, le brouillard et la neige. Ce type d'absorption affecte les

fréquence 10 GHz et plus.� réfraction, absorption, réflexion et de diffusion causée par l'inhomogénéité de l’atmosphère. La

réfraction est l'impact le plus significatif sur la propagation des FH

Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques :

Pluie

• Pour les fréquences inférieures à 10 GHz, les pertes dù à la pluie peuvent être ignoré. • Pour les fréquences supérieures à 10 Ghz , l'espacement des répéteurs est principalement

affectée par la perte dû à la pluie.Par exemple, pour la fréquence 13 GHz ou supérieur, 100 mm / h pluie provoque une perte de 5 dB / km. Ainsi, pour les 13 GHz et 15 GHz des fréquences, la distance maximale est de relais à environ 10 km. Pour la fréquence de 20 GHz et plus, la distance du relais est limitée dans quelques-uns kilomètres en raison du perte à cause de la pluie.

• Les bandes de haute fréquence (20 Ghz et plus) sont les plus affectées par la pluie On les utilise pour les courtes distance.

Les évanouissements et la propagation des FH

Les évanouissement sont des variation aléatoire du niveau du signal reçu.Les variations est irrégulières et ses causes sont diverses .

Parmi les cause des évanouissements:• Multi trajet • Pluie• Absorption

Il y a deux type des évanouissements : sélectives et non sélectives

Les évanouissement non sélectives affectent toutes la bande fréquence Les évanouissement sélectives : affectent quelque fréquences

Les techniques anti –évanouissement(1)

Automatic transmit power control (ATPC):

Dans des conditions normales de propagation, la puissance de sortie de l'émetteur est toujours à un niveau inférieur, par exemple, 10 à 15 dB inférieure au niveau normal. lorsque évanouissement se produit et le récepteur détecte que la puissance reçue est inférieure au seuil (Seuil fixé par l’utilisateur) , il demande à l’ emetteur d’ augmenter la puissance d'émission.


Dans les transmissions FH , XPIC permet de transmettre deux différents signaux sur une fréquence . XPIC est utilisé pour éviter les interférence sévères entre deux signaux polarisé en inverse,


Techniques de diversité :

Les type de diversités les plus utilisées sont :Diversité d’espace et diversité de fréquence.


Diversité de fréquence :

Pour remédier aux évanouissement sélectives on transmet le signal sur deux fréquences différente .À un instant t , l’effet de l’ évanouissement n’est pas le même sur les deux fréquencesAvantage: Effet évident , on utilise une seule antenne Inconvénient : Technique Couteuse , utilisation de deux fréquence pour un signal


Diversité d’espace : Un signal sur deux trajets différents ne subit pas des effets du multitrajet en même temps .La diversité d’espace consiste à mette deux antennes à la réception pour recevoir le même signal mais sur deux trajets différent et ce pour remédier au problème de multi trajet

-Avantages: Les fréquences sont économisées - Inconvénients: L'équipement est compliqué, deux d'antennes sontnécessaires.

distance séparant les deux antennes: Selon l'expérience, la distance entre les antennes de la diversité est de 100 à 200 fois la longueur d'onde dans les bandes de fréquences les plus utilisés.


Pour éviter les évanouissement on peu aussi • installer les équipement entre des objets qui bloquent les onde

réfléchies

• Installer les antennes sur des hauteurs différentes

Les protection dans les FH(1)

1+1 HSB (Haute-Standby)

On peut émettre et recevoir avec une seule antenne en utilisant un coupleur hybride

Dans ce cas on peut aussi utilisé Diversité de fréquence

On peut émettre et recevoir avec une seule antenne en utilisant un coupleur

hybride Dans ce cas on peut utilisé Diversité de fréquence + Diversité

d’espace

Les protection dans les FH(2)

Protection N+1 (N≤3, 7, 11)

Dans la figure ci-dessous , nous avons N canaux opérationnels et un canal Protection • Si il y a un problème sur l’un des canaux N , le trafic bascule

automatiquement sur la protection .• Lors de la configuration de la protection on définit une priorité pour chaque

canal Par exemple :Ch1 : Priorité 1 , CH2 priorité 2 Si Les deux canaux tombe en panne en même temps , le trafic du canal 1 qui sera basculé sur la protection• On peut utilisé le CHp pour véhiculer un trafic qui n’est pas important

(Occasionnel trafic) mais dès qu’il y a un problème sur les autres canaux, le trafic du canal en panne est basculé automatiquement sur Chp

Le processus de design d’une liaison FH

Le schéma suivant résume tout le processus de design d’une liaison FH

Sensibilité récepteur/Qualité de

la liaison

Marge Evanouissement

Analyse des interférence

Perte de propagation en espace libre

Perte dans le circuits de

branchement

Autres pertes

Bilan de liaison

la pluie

Multi trajet

Effet atmosphère Absorption, réfraction

Planification de fréquence

L'objectif de la planification des fréquences est d’attribuer desfréquences à un réseau en utilisant les fréquences possible et d'unemanière telle que la qualité et la disponibilité de liaison radio soientmoins affectée par les interférences.• Le choix d’une fréquence dépend de la longueur de la liaison , la

topographie du terrain et des effets atmosphériques, Conditionclimatique le débit……………)

• L’utilisation de fréquence au Maroc est gérée par ANRT

planification des fréquences

Le Pertes de propagation

� Perte de propagation dans l’espace libre (Free space Loss)

f = fréquence (Hz) d = distance entre les deux antennes (m)

� Perte dans le circuit de branchement (perte Guide d’onde, filtre , circulateur…)

Les pertes diverses

Phénomène imprévisible comme le brouillard, les objets en mouvement traversant le chemin, dépointage d’antenne à l'émission et à la réception , l’impact de ces phénomène n'est pas calculée, mais il est pris en compte dans le processus de planification comme une perte supplémentaire

Les marges d’ évanouissement

Même avec les techniques anti-évanouissement on ne peut que minimiser le phénomène d’ évanouissement, il faut prévoir une marge pour l’ évanouissement dans le calcul du bilan de liaison .

Rappel : Evanouissement sont causées par l’Effet atmosphère (absorption ,reflection…..), terrain (trajet multiple),pluie etc. ……………

Bilan de liaison

Avant d’installer un système de radiocommunication ou une liaison hertzienne, il estnécessaire d’effectuer le calcul du bilan de liaison. En effet, ce calcul permet de déterminer si le niveau de puissance reçue par le récepteur sera suffisant pour que la liaison fonctionne correctement.

Le schéma de principe d’une liaison hertzienne est dans le cas général le suivant :

Puissance d'émission : C'est la puissance du signal que l'équipement hertzien peut délivrer.Elle est couramment comprise entre 20 et 30dBm.Seuils de réception : Définis par rapport à un taux d'erreur binaire donné (TEB=10-3 ou 10-6), ils traduisent la capacité pour le récepteur à traiter le signal affaibli après propagation .Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type démodulation, ils sont généralement compris entre -70 et -95dBmPertes de branchement (guide d'onde, connectique…) : Pour les équipements ne présentantpas d'antennes intégrée, il est nécessaire de relier par un câble coaxial ou un guide d'ondel'émetteur/récepteur à l'antenne. Ces déports induisent des pertes linéiques de 1 à plusieursdB, auxquels s'ajoutent les pertes dues aux connecteurs et autres éléments de branchements.Gain de l'antenne : Les antennes, principalement paraboliques, apportent un gain depuissance (de l'ordre de 25 à 45dB) d'autant plus grand que leur diamètre est important. Ladirectivité du faisceau augmente avec la bande de fréquence et les diamètres de l'antenne.

Bilan de liaison

Rappel:

Pr=Pe- αt+Ge-AEL +Gr- αr

Bilan de liaison

– Pr= Puissance reçue (dBm) - AEL(db): perte de propagationen espace libre– Pe = Puissance transmise (dBm) – Ge = Gain d'antenne émission (dB)

- αr branchement réception(dB) – αt = branchement émission(dB) -Gr = Gain d'antenne réception (dB)

L’équation de bilan de liaison s’écrit sous la forme:

Pr

Pe

Ge

αt

AEL

Grαr

Avec

Condition de bon fonctionnement d’une liaison hertzienne

Pour qu’une liaison hertzienne fonctionne correctement, il faut que la puissance reçuesoit supérieure à la sensibilité du récepteur.De plus, on prendra généralement une marge (on essayera d’avoir des dB en plus) pourtenir compte des atténuations supplémentaires qui peuvent être dues à des réflexionsmultiples ou à la météo (pluie, neige, brouillard, etc..)

Pr >= Pseuil+ marge d’ évanouissement

Exemple:

Fréquence ………………………….6GHZLongueur du bond…………………..50 KmPuissance d’émission………………..1W, soit 30 dbmGain des antennes……………………25 dB chacuneLongueur des guides ondes…………...30 m à l’émission, 70 m à la réceptionPerte dans les guides …………………..0,05 dB/mPerte dans les duplexeurs(à l’émission + à la réception)….6dB Marge d’évanouissement ……………………………15dB1. - Quelle est la puissance disponible au récepteur?2. – Sachant que la sensibilité du récepteur est de -85 dBm, et les conditions climatiques sont mauvaise, est ce que le récepteur est capable pour traiter le signal envoyé par l’ émetteur?3. - Quelle est la portée possible?

Annexe

1mW

Pm

dBm

Exemple

Documents

81625803 Cours Faisceaux Hertziens