Upload
come-chardon
View
194
Download
17
Embed Size (px)
Citation preview
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Propagation et Lignes de Propagation et Lignes de TransmissionTransmission
1
Guillaume VILLEMAUDGuillaume VILLEMAUDLaboratoire CITILaboratoire CITI
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Introduction Un peu d’Histoire...
Morse
1832 Morse met au point le télégraphe
Bell
1876 Bell découvre le téléphone
Transmission filaire
Cooke
1839Cooke met au point
le 1er télégraphe électrique
1851 : 1ère liaison trans-manche (Siemens)
1866 : 1ère liaison trans-atlantique
2
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Faraday
1831
Faraday émet l’hypothèse de
champs électriques et magnétiques
1864
Maxwell
Hertz
Introduction Transmissions hertziennes
Maxwell établit sa fameuse théorie de l’électromagnétisme
Hertz met en évidence la propagation des
ondes électromagnétiques
1887
3
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Récepteur de Branly
Débuts des communications radio
Branly
Popov
Marconi
1890
1895
1895
Branly met au point son « cohéreur »
permettant de recevoir les ondes
électromagnétiques
Popov invente la première antenne
pour l’observation de phénomène
météorologiques
En se basant sur les travaux d ’Hertz, Branly
et Popov, Marconi réalise la première
transmission radio (>2 km)
4
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Ferrié
1905
Gustave Ferrié installe la première antenne sur la
tour Eiffel pour communications militaires
(portée de plusieurs centaines de km)
1899 Première transmission trans-manche
1901 Première transmission Antibes-Corse (175 km)
1903 Transmission Irlande-Terre Neuve(3400 km)
1908 Portée de 6000 km
Premiers déploiements
5
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
L’émetteur de Lyon - la Doua1914 : 8 pylônes de 120 mètres
1917 : 2 pylônes de 200 mètres et 6
pylônes de 180 mètres
Installations transférées dans l’Ain en 1960
6
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Déploiement du réseau
1912 Le SOS du Titanic est capté par le navire Carpathia et sauve 800 personnes
1916 Obligation d’équipement des navires en radio
1920 1ère liaison radiotélégraphique France-Amérique ouverte au public
1927 1ère liaison radiophonique Londres-New-York
1939 Début du multiplexage
1955 1er réseau radio-mobile en France (taxis, médecins)
1956 1er câble sous-marin téléphonique trans-atlantique TAT1 (48 voies)
7
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Et aujourd’hui ?
Propagation filaire
Propagation hertzienne
Réseau Téléphonique Commuté (RTC) ADSL
Réseau par courant porteur (PLC)
Câble
Fibre optique
Liaison satellite
Téléphonie mobile (GSM, DCS, GPRS, UMTS)
Réseaux locaux sans fil (WLAN)
Boucle Locale Radio (WLL)
8
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Multiplication des supports
9
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Propagation guidée Propagation guidéePropagation espace libre
Les deux types de transmissions
10
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Les principaux types de lignesLigne bifilaire
diélectrique conducteurdiélectrique
d
1ère ligne utiliséene permet qu’une voie par paire de filsregroupement de fils dans un même câble :
-d’abord par 2 (paire)-puis encore par 2 (quarte)
11
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
les câbles urbains et inter-urbains regroupent plusieurs paires :resp. 182 et 1792.
fils de cuivre (0,5 à 2mm)isolés par du polyéthylène
Ligne bifilaireRegroupement
12
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Câble coaxial
Lignes évoluées
L’enveloppe extérieure sert à la foisde blindage pour le conducteur intérieuret de conducteur de retour.
Grande bande passante : plusieurs voies par multiplexage :- à courant porteur (échelonnagedes différentes voies selon l’axe des fréquences)- par impulsions codées : répartition dans le tempsdes impulsions binaires codées (forcément numérique)
13
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Nature dudiélectrique
Constantediélectrique à
20°C
Facteur de pertes à20°C
Polyéthylène 2,26de 1 à 3000 MHz
0.0002 à 1MHz0.0005 à 3000 MHz
Chlorure depolyvinyle 100%
3,2 à 3,8de 60 à 3000 MHz
0,008 à 100 MHz0,006 à 3000 MHz
Polystyrène 2,56de 60 à 3000 MHz
0,0001 à 100 MHz0,003 à 3000 MHz
Téflon(polytétrafluoréthylène)
2,1de 60 à 3000MHz
0,002 à 100 MHz0,00015 à 3000 MHz
Les performances des câbles coaxiaux sont liées à la qualité du diélectrique
Performances
14
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
3 types de câbles à circuits coaxiaux sont utilisés en France :
- le câble 2,6/9,5 : 4 paires coaxiales (2,6mm, 9,5mm) - le câble 1,2/4,4 : 4 à 28 paires coaxiales
- le câble 3,7/13,5 : 4 à 10 paires coaxiales
12MHz(2700 voies).
60MHz(10800 voies).
Câbles téléphoniques à lignes coaxiales
15
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Lignes microrubans
Technique de circuits imprimés : précision et faible coûtDispositifs micro-ondes faible puissance
16
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Guides d’ondes métalliques
Tube métallique (diélectrique=air)Pertes très faibles
Dimensions transverses de l’ordre de la longueur d’onde
17
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Les guides d’ondes diélectriques
coeur
gaine diélectriqueLa partie centrale (cœur) est un diélectrique, entourée par un autre diélectrique (gaine) de permittivité légèrement plus faible.La propagation s’effectue par réflexions successives à l’interface des 2 diélectriques.Aux fréquences optiques, la silice et ses dérivées présentent des pertes très faibles (< 1dB/km). fibres optiques
18
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
• les câbles bifilaires
• les câbles coaxiaux
• les guides d’onde (fibre optique)
nbre de voies par ligne
1
2700 à 10800 multiplexées
>23000 (débit >280MBit/s) TAT13 : 2,5GBit/s
Comparaison des capacités
19
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
En télécommunications, on regroupe également les fibres dans des câbles. Ici représentation de la technique dite « à jonc cylindrique rainuré ».en a), 1 jonc contenant 10 fibres dans des rainures gravées.en b) regroupement de 7 joncs. => câble à 70 fibres.
Les câbles téléphoniques à fibre optiques
20
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Les câbles sous-marins transatlantique
1956
197619881991
199519961999
TAT1
TAT6
TAT8
TAT9
TAT12
TAT13SeaMeWe3
coax
iale
fib
re o
pti
qu
edébit /
fibre
48 analogique ----- 10km
4000 ----- 10km
23000 280Mbit/s 0.35dB/km 60km
46000 560Mbit/s 0.22dB/km 120km
500000 2,5 Gbit/s ----- 45km
20Gbits/s ----- 300km
21
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Structure des câbles sous-marins
22
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Les supports de liaisons hertziennes
23
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Les antennes filaires
Antenne dipôle
Station de base
Monopôle
24
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Yagi-Uda Antenne cornet
Les antennes directives
25
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Antenne à lentille diélectriqueRéseaux de patchs
Les antennes directives compactes
26
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Parabole Station d’Arécibo
Les antennes à réflecteur
27
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
30m
10MHz
3m
100MHz
30cm
1GHz
3cm
10GHz
3mm
100GHz
300m
1THz
Long.ondes
Fréquences
1.55 -0.85 m
200 - 350 THz
lignes bifilaires
lignes
coaxialeslignes imprimées
guides d'ondes
ant. filairesYagi
paraboles, cornets
ant. imprimées
fibre optique
guides diélec.
lentilles
réflecteurs
Quelles fréquences ?
28
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Plan du cours Partie 1 : Propagation guidée
Domaine des lignes de transmissionéquations des télégraphistes
régime en régime sinusoïdalligne fermée sur une chargeutilisation de l’abaque de Smithparamètres Ssystèmes d’adaptationrégime impulsionnel
29
Partie 2 : Propagation en espace libre Ondes électromagnétiques
Introduction liaison radio
16h
de c
ours
Guillaume VILLEMAUD - Cours de Propagation et Lignes
Plan du cours30
12h TD : bifilaire, coaxial (TV), microstrip (Wifi), impulsionnel
4GE : Antennes (~10h)Communication radio et antennes
Principes des antennesCaractéristiques des antennesDifférents types d’antennesLe milieu de propagation