Cours BENLAMLIH Communications Par Satellite 2011 2012 Partie 1 Sur 2

Organisation du cours6 h prsentation PPT sur les communications par satellite 3 h de cours sur de Bruit 3 h de TDs 4 h de Travaux pratiques 2 h de control QCM+Problme Livre de rfrence:Satellite communications Rody Dennis Mc Graw Hill 3rd editionMohammed BENLAMLIH Eng. PhD. [email protected] ENSA Tanger 1 AU 2011-2012ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 2

Introduction aux communications par satellites

Contenu

Contenu - suite

Histoire de la communication par satellite Dveloppements Techniques Orbites des SatellitesLEO, MEO GEO (Orbite Gostationnaire)

Services par Satellite

Comment localiser les satellites GEO? Frquences de fonctionnement des Satellites Transpondeurs Structure Physique Notion de recule de puissance (Back OFF) Chaine de rception typique (LNB)

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Pr. Mohammed Benlamlih

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Contenu - suiteBilan de liaison Qualit de liaison Equation de liaison Effets de pluie et de latmosphre Norme DVB-S Procdure de bilan de liaison Exemple de calcul Interfrence avec le soleil Rfrences

Commenons!

Histoire de la communications par satellite Dveloppements Techniques Orbites des Satellites LEO, MEO GEO (Orbite Gostationnaire) Services par Satellite

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Histoire

Octobre 1945

Histoire Relais TerrestresDeux stations terrestres veulent communiquer par ondes radiofrquences (tlphone, TV, radio, donnes) .

Arthur C. Clarke (1917- 2008) Inventeur et Ecrivain de science fiction BritanniqueENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 7 ENSAT

Quelles bandes de frquences utiliser? Quels modes de propagationPr. Mohammed Benlamlih 8

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Histoire - Relais Terrestres (1d)Terre est sphrique F30MHzEn bande VHF et plus, les ondes radio traversent lionosphre. Visibilit directe: Dmax= 40km

(3-30MHz)En bande HF, les ondes se rflchissent sur lionosphre Dmax=8000kmENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 9

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Histoire - Relais Terrestres ( 2d)

Ide de Clarke

Beaucoup de rpteurs (stations relais) seront ncessaires pour convoyer un signal a longue distance (5 relais entre Tanger et Rabat) Solution couteuse! -Equipment -Maintenance

Tanger

Peux-t-on concevoir un systme qui peut mettre au globe entier sans faire appel beaucoup de rpteurs?40km

RabatENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 11 ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 12

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Histoire- Proposition de ClarkeNouveaux Relais extra-terrestres

Histoire- Proposition de Clarke

Trois satellites peuvent couvrir le monde!ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 13 ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 14

Rappel: Dfinition satelliteCorps cleste qui tourne autour dun autre corps de masse nettement suprieure Exemples:Terre-lune Soleil-Terre Soleil-comette Terre-Satellite

Satellite sur orbiteEquilibre des forces: Gravitation Fg Centrifuge Fc cause par le mouvement de rotationFg = G M .m r2v2 r

Avantage: Pas dnergie externe ncessaire pour le satellite rester sur orbite et en mouvement!

Fc = ma = m

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Pr. Mohammed Benlamlih PhD, Eng.

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Satellite sur orbiteFg = G M .m r2Fc = ma = mT= 2r v3

Histoire Satellites naturels/artificielsv2 rLa lune est un satellite de la terre Distance = 384000km Rvolution = 29.5 jours (lever, coucher) La terre est un satellite du soleil Distance = 145 Millions km Rvolution = 365.25 jours Le satellite GEO est un satellite de la terre Distance = 36000 km Rvolution = 23h 56mn 04s

v=

G.M r3

Priode du SAT:

T = 2

r r O =GM=398 600 km3/s2 = 2 G.M Constante de Kepler

Vitesse du SAT:

v=

4.10 (d + 6400)

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[km/s] avec d altitude en km

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Histoire- Proposition de ClarkeDistance de la terre 42000km Vitesse Satellite:3km/s Rvolution: 24 heures (Pas de coucher ni lever) (Pas dnergie ncessaire pour se maintenir sur orbite) (Pure science fiction) (1945)~42000 km partir du centre ~36000 km partir de la surfaceENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 19 ENSAT

HistoireEtat de lart de la technologie (1945) :Amplificateurs tubes Avions hlices!

Dveloppement rapide de llectronique 1947 invention du transistor 1957 1er satellite Sputnik-I (URSS)(porteuse sans modulation!) 1400 tours, 93j de vie

1957 Sputnik-II avec Laika (URSS) 1958 Explorer I (USA) 1961 Vostok I avec Juri Gagarin (URSS)


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Histoire

Contenu

1961-1962 vrai satellite de communication Telestar I & II 1964 Syncom II. First GEO satellite7.4/1.8 GHz Un canal TV Ou plusieurs lignes tlphoniques

Histoire de la communications par satellite Mcanique des orbites ( voir sparment) Dveloppements Techniques Orbites des SatellitesLEO, MEO GEO (Orbite Gostationnaire)

1987 TVSAT. 1ere Emission directe par satellite (DBS) usage publiqueTelestarENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 21


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Dveloppements Techniques

Lvolution de la communications par satellite est lie au dveloppement des lanceurs

Separation mass Tons

6.0

5.0

ARIANE 5 3 to 9.5 tons ARIANE 44L SINGLE 4.8 TONS

ARIANE 1 DUAL

1.0

1980

1985

1990

1995

2000

12

ARIANE 3 ATLAS 2.1 TONS

ARIANE 4 DUAL 3750 MM ENVELOPE

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Active transponders2005

4.0

3.0

2.0

32

52

72

96

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Cot et dure de vie des satellites1000 800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Dure de vie dun satelliteRessources finies:Carburant: Stabilisation sur orbite Batteries: Cycle de charge dcharge Panneaux solaires: Rendement diminue

$M

YearCapital Op Ex Income

Costs are up-front; revenues are down-stream.ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 25 ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 26

Contenu

Classification des orbites



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Orbites des SatellitesTrajectoires des satellites peuvent trequatorial Polaire tout angle entre les deux

Orbites des satellites - distance

Formes des trajectoires:Circulaires elliptiques

Un Satellite sur orbite une altitude h (en km) doit avoir la vitesse v pour rester sur orbitev=ENSAT

4.105 km / s (avec h en km) (h + 6378.14)Pr. Mohammed Benlamlih 29 ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 30

Orbite LEOLEO Avantages Petits satellites, pas cher Facile lancer: faible altitude Production de masse possible Inconvnients: Ncessite dun rseau de satellites pour une couverture continue Ncessite un systme de suivi (priode=90min qq heures) Suivie sur le ciel pendant 10 15 minutes Effet DopplerENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 31 ENSAT

Orbite LEOLEO


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Iridium66 satellites en 6 orbites LEO chacun 750km daltitude

Medium Earth Orbit (MEO)Un satellite MEO est sur orbite une altitude entre 8,000 km et 18,000 km Les satellites MEO ont la mme fonctionnalit que les satellites LEO. Les satellites MEO sont visibles pour des priodes plus longues, gnralement entre 2 et 8 heures. Les satellites MEO ont une couverture plus larges que les satellites LEO

Iridium est conu pour une couverture mondiale en voix et donnes en utilisant des outils de communication portables similaire aux tlphone cellulaire mais pour une couverture mondiale

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Medium Earth Orbit (MEO)Avantages: Dure de visibilit plus longue Couverture plus large Besoin de moins de satellites (par rapport au LEO) pour faire un rseau Inconvnients: Haute altitude donc dlai des signaux plus grands et signal plus faible. Mais moins que GEO satellite.

Satellites MEO, applications

Le GPS est une constellation de 24 satellites distribus uniformment sur six orbites MEO circulaires

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Satellites GEOGEO Avantages Bonne couverture (jusqua 1/3 du globe) Pas de systme de suivi au niveau de la station terrestre Pas de variation de dlai de propagation Doppler shift minimale Inconvnients Distance terre -Satellite leve (200 dB attnuation) Eclipse Solaire Dlais de propagation (pour les services interactives) (420ms) Faible angle dlvation en hautes latitudes (81 latitude max) Lancement et conception onreuxENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 37

Contents



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Services

Services (suite)

TlphonieFixe (GEO, appels internationaux) Mobile (avion, mer et sur terre (dsert)

Transmission de donnesRseaux entreprises VSAT (D 20dB

Cas plusieurs porteuses

Puissance de sortie relativeENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 63 ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 64

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Satellite Transponders

Transpondeurs(11.257610 -11.219250) GHz =38.360 MHz Largeur de bande nominal du transpondeur=36MHz

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Transpondeurs

Transpondeurs

8563A

SPECTRUM ANALYZER

9 k Hz - 2 6 .5 GHz

Hotbird 3 L band (IF) 38.5 MHz per transponder

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Transpondeurs

DVB-S Channel Example

Analog transmission

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Contents

Parabole offset

Comment localiser les satellites GEO? Frquences de fonctionnement des Satellites TranspondeursStructure Physique Techniques daccs (TDMA, FDMA, CDMA)

Chaine de rception typique (LNB)

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Parabole offset

Polarisations

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Polarisations

Chaine de rception typique

RF (10.7-12.75 GHz)

Cble coaxiale 75

LHCP

Low Noise Block

IF (950- 2150 MHz) RHCPENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 75 ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 76

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LNB Bloc Diagram

LNB Bloc Diagram

Low Noise BlockENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 77

13V Vertical polarization 17V Horizontal polarizationENSAT

22kHz ON High band 22kHz OFF Low Band78


LNB circuit imprim

LNB circuit imprim

IF out

14V Vertical polarization 18V Horizontal polarizationENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 79 ENSAT Pr. Mohammed Benlamlih 80

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Documents

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