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Propagation et Lignes de Propagation et Lignes de TransmissionTransmission

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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

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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

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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)

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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

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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

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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)

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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)

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Multiplication des supports

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Propagation guidée Propagation guidéePropagation espace libre

Les deux types de transmissions

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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)

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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

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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)

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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

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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

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Lignes microrubans

Technique de circuits imprimés : précision et faible coûtDispositifs micro-ondes faible puissance

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Guides d’ondes métalliques

Tube métallique (diélectrique=air)Pertes très faibles

Dimensions transverses de l’ordre de la longueur d’onde

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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

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• 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

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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

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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

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Structure des câbles sous-marins

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Les supports de liaisons hertziennes

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Les antennes filaires

Antenne dipôle

Station de base

Monopôle

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Yagi-Uda Antenne cornet

Les antennes directives

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Antenne à lentille diélectriqueRéseaux de patchs

Les antennes directives compactes

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Parabole Station d’Arécibo

Les antennes à réflecteur

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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 ?

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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

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Partie 2 : Propagation en espace libre Ondes électromagnétiques

Introduction liaison radio

16h

de c

ours

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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