Cours Faisceaux Hertziens [PDF]

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Préparé par larbi DOUBAJI [email protected]

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 la transmission 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 sites distants utilisant les ondes radioélectriques. Ce type de liaisons radio point à point est aujourd'hui principalement numérique et est utilisé pour des liaisons voix et données. Il utilise comme support les ondes radioélectriques, avec des fréquences porteuses de 1 GHz à 40 GHz très fortement concentrées à l'aide d'antennes directives.

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Domaines d'application Domaines Téléphonie 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. Régions Les 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.

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

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

Type des Stations relais

Passif

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

Station relai

Répéteur (RF) Actif

Répéteur régénérateur (IF,RF)

Type des Stations relais: Relai passif Les répéteurs actifs sont utilisée dans le cas ou la distance entre les terminaux est grande , il y a deux type : • Répéteur (RF) Le signal reçu est amplifié et retransmis Répéteur (RF)

• Répéteur régénérateur (IF,RF): Les signal reçu est régénéré , amplifié retransmis Répéteur régénérateur (IF,RF)

Liaison faisceaux Hertziens avec 3 Relais actifs(4 bonds)

Type des Stations relais: Station relai passive 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 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 dimension Dans ces cas le bond ne dépasse pas km

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

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

Antenne

R F

f [GHz]

Circulator, Filter

Antenne Guide d’onde

Circulator, Filter

(CBN)

(CBN)

RF = Radio fréquence ex. 6.8 GHz TX Transmitter

RX Receiver

FI = Fréquence Intermediaire Ex: 140 MHz Demodulator

Modulator

BB = Bande de Base ex. 2Mbits, 155 Mbit/s Canal Émission

Canal Réception

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.

Bande passante Canal

Démodulateur fait l’opération inverse du modulateur

Modulateur/Démodulateur 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

4 QAM

16 QAM

64 QAM

128 QAM

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 :

L’Émetteur (Tx) IF input 140 MHz from Modulator

IF Pre-distorter

IF Amplifier

TX Controller

Up Converter Mixer

RF output to the CBN RF Power Amplifier

Power Supply

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

RF Local Oscillator -140

+140

Lower sideband

140

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

Upper sideband

6880

7020

7160

MHz

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.

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

Power Supply

RF input from CBN

RX Controller

RF LNA Preamplifier

IF Control Amplifier

Down Converter Mixer

IF output To Demodulator

RF Local Oscillator

Main Antenna ∆h

Diversity Antenna

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

RF input Main

Rx Main

CBN

Combiner Rx Div.

RF input Diversity

IF output To Demodulator Length compensation

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Circuit de Branchement Filtre TX

RX

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

Circuit de Branchement Circulateur : 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.

Circulateur + Filtre = Diplexeur Les fréquences rejetées par le filtre sont réinsérées dans le circulateur pour être extraites au port 3.

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


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

Circuit d’un Diplexer. 17

Circuit de Branchement

f1a

MD

TX

DM

RX

C B N

f1

H

Orthomode transducer (OMT)

f1b

f1a

f1 MD

DM

TX

RX

C B N

V

f1b

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 18

Antenne

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: • 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. Ex:

Niveau de puissance 3 db

Fmin

Fmax

Bande Passane

Antenne b- Polarisation La polarisation d’une antenne est celle de l’onde électromagnétique qu’elle rayonne 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)

Antenne La polarisation d'une onde EM est le type de trajectoire que décrit l'extrémité du champ E au cours du temps dans le plan transverse. Il existe trois types de polarisation : Polarisation linéaire Le champ E n'a qu'une composante variant sinusoïdalement: sa trajectoire est donc un segment de droite. Un dipôle génère classiquement 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 phases quelconques

Antenne

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

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 ! Son gain, par définition, représente la concentration de puissance dans une direction privilégiée 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 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

Guide d’onde rectangulaire

Guide d’onde elliptique

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

Bande de fréquence de Fréquences: Pour utilisé judicieusement les fréquence , UIT-R subdiviser la bande dédié au FH selon des sous bande ITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3824.5 - 4182.5 MHz ITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3413.0 - 3771.0 MHz ITU-R F.497 8 Ch. 28 MHz 3422.5 - 3884.5 MHz ITU-R F.635 7 Ch. 40 MHz 3620 - 4180 MHz ITU-R F.635* 7 Ch. 40 MHz 3610 - 4170 MHz ITU-R F.635 4 Ch. 80 MHz 3630 - 4190 MHz

3

5

4

6

7

8

9

10

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

ITU-R F.387 8 Ch. 28 MHz 12765 - 13227 MHz

13

5 (4.7 GHz)

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

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

12

4 (3.6/3.8/3.9 GHz)

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

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

11

7 (7.5 GHz)

8 (8 GHz)

Channel spacing

11 (11 GHz) f3 f3 a

f4 f4 a

13 (13 GHz)

30

Bandes de Fréquences 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 Exemple:

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

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

NB: fn désigne fréquence bande inférieure , f’n désigne fréquence bande supérieure

Low 1 7442 2 7470 3 7498 4 7526 5 7554

High 7596 7624 7652 7680 7708

Plan de Fréquences: Distance longue , (Réseau Backbone) les réseaux d’accès , backhauling

• 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

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 A Solution : 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 B La 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 C Solution : 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 ) f1

f1

f’1

f2

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 f’n

fn

f’n

f‘n fn

f’n Site régénérateur

Site régénérateur

Les différentes catégorie des équipements FH

2-16 E1, E3

STM1

Les différentes catégorie des équipements FH:Trunk Radio

Exemple: • 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

Les différentes catégorie des équipements FH:Outdoor

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

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 .

Facteurs influant sur la propagation des FH

La formule du 1 er Ellipsoïde de Fresnel : F1(m)=

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

Facteurs influant sur la propagation des FH 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).

Rayon de la terre réel R 6370Km K peut prendre les valeurs 4/3,2/3 Pour le Maroc ,Euroupe on prend K=4/3 Si K n’est pas donnée dans une zone on prend K=4/3

Facteurs influant sur la propagation des FH Règle de dégagement : • Pour garantir la réception du maximum de puissance , il faut respecter les règles suivantes: • Pour K minum , 60% du 1 er éllipsoide de 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

Facteurs influant sur la propagation des FH 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

A

B obstacle

r

d d/2 Le rayon de la première zone de fresnel

d1= d2 = d / 2

d/2 F1 =

λ.d1.d 2 d1 + d 2

= 17.32

d1.d 2 f .d1 + d 2

Donc F1= 23 m donc 13,8 m (60% de 23) doit être dégagé de tout

Obstacle . La condition : r>=13,8 m

Facteurs influant sur la propagation FH:Térrain 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 des ondes électriques: Terrain

Différentes conditions de réflexion de différents terrains ont des effets différents sur l’onde électromagnétique Les terrains sont classées dans les quatre types suivants:
de type A: montagnes (ou villes avec des bâtiments denses)
type B: collines (surface du sol doucement ondulé)
Type C: surface plaine
Type D: surface de l'eau à grande surface Le 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 : 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.

Les techniques anti –évanouissement(2)

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,

Les techniques anti –évanouissement(3)

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

Les techniques anti –évanouissement(4)

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 fréquences Avantage: Effet évident , on utilise une seule antenne Inconvénient : Technique Couteuse , utilisation de deux fréquence pour un signal

Les techniques anti –évanouissement(5) 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 sont nécessaires. 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.

Les techniques anti –évanouissement(6) 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 Analyse des interférence

Planification de fréquence

Perte de propagation en espace libre Perte dans le circuits de branchement Autres pertes

la pluie

Bilan de liaison

Marge Evanouissement

Sensibilité récepteur/Qualité de la liaison

Effet atmosphère Absorption, réfraction Multi trajet

planification des fréquences

L'objectif de la planification des fréquences est d’attribuer des fréquences à un réseau en utilisant les fréquences possible et d'une manière telle que la qualité et la disponibilité de liaison radio soient moins affectée par les interférences. • Le choix d’une fréquence dépend de la longueur de la liaison , la topographie du terrain et des effets atmosphériques, Condition climatique le débit……………) • L’utilisation de fréquence au Maroc est gérée par ANRT

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 est nécessaire 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 :

Bilan de liaison Rappel: 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 106), 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 -95dBm Pertes de branchement (guide d'onde, connectique…) : Pour les équipements ne présentant pas d'antennes intégrée, il est nécessaire de relier par un câble coaxial ou un guide d'onde l'émetteur/récepteur à l'antenne. Ces déports induisent des pertes linéiques de 1 à plusieurs dB, auxquels s'ajoutent les pertes dues aux connecteurs et autres éléments de branchements. Gain de l'antenne : Les antennes, principalement paraboliques, apportent un gain de puissance (de l'ordre de 25 à 45dB) d'autant plus grand que leur diamètre est important. La directivité du faisceau augmente avec la bande de fréquence et les diamètres de l'antenne.

Bilan de liaison

Ge Pe

αt AEL

αr Pr

Gr

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

Pr=Pe- αt+Ge-AEL +Gr- αr Avec – Pr= Puissance reçue (dBm) – Pe = Puissance transmise (dBm) - αr branchement réception(dB) -Gr = Gain d'antenne réception (dB)

- AEL(db): perte de propagationen espace libre – Ge = Gain d'antenne émission (dB) – αt = branchement émission(dB)

Condition de bon fonctionnement d’une liaison hertzienne Pour qu’une liaison hertzienne fonctionne correctement, il faut que la puissance reçue soit supérieure à la sensibilité du récepteur. De plus, on prendra généralement une marge (on essayera d’avoir des dB en plus) pour tenir compte des atténuations supplémentaires qui peuvent être dues à des réflexions multiples ou à la météo (pluie, neige, brouillard, etc..) Pr >= Pseuil+ marge d’ évanouissement Exemple: Fréquence ………………………….6GHZ Longueur du bond…………………..50 Km Puissance d’émission………………..1W, soit 30 dbm Gain des antennes……………………25 dB chacune Longueur des guides ondes…………...30 m à l’émission, 70 m à la réception Perte dans les guides …………………..0,05 dB/m Perte dans les duplexeurs(à l’émission + à la réception)….6dB Marge d’évanouissement ……………………………15dB 1. - 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 dBm

P m

1mW

Exemple