EVALUATION FH     groupe  TSEF ( MinDef)           14 décembre 2007  

        
                BILAN DE PUISSANCE d'un FH numérique


ETUDE DE LA LIAISON

1)    à partir de l'équation des télécommunications: 

       PR = PE + G1 +G2 -AEL – Pertes - AS                                                                          
       
compléter le bilan de puissance ci-dessous du projet de  liaison duplex  suivant :

Liaison hyperfréquence terrestre en milieu tempéré      

AS moyen du mois le plus défavorable: 35 dB

Liaison       fréquence : 7,4 GHz   distance 30 km
          
Puissance Emise 15W             Niveau PE:     ? dBm   

rép:  PE = 41,8 dBm
    
Gain des Antennes                   Niveau : 36 dB par antenne

Espace Libre                              Niveau AEL :  ? dB 

rappel:  niveau AEL en dB    

AEL = 92,44 + 20log f(GHz) + 20logd(km)      

rép: AEL= 139, 4 dB

Pertes des Feeders (installation standart)    8 dB par antenne en moyenne
            

Perte de Branchement          par antenne:  5 dB
    
Puissance Reçue          Niveau  PR :    ?  dBm              

Pertes: 8x2 +  5x2 = 26 dB                     

rép: PR = - 86,6 dBm




RECHERCHE DU  CHAMP ELECTRIQUE RECU DANS LES CONDITIONS DE LA LIAISON

2)    on rappelle que l'aire équivalente A_r d'une antenne est définie par:  G = 4π Ar / λ²

      2a) calculer la longueur d’onde λ de la porteuse  

     rép: 4 cm

      2b) en déduire l’aire équivalente Ar de chaque antenne en dm² et son diamètre D

       données :  c = 300 000 km.s ^–1

    rép:  Ar = 10^3,6. (4 10^-4)²/ 4pi = 0,52 m²  D = 8 dm

3)    on rappelle que la puissance reçue  vaut    Pr = 10 – PR / 10   et  que   S = E ²/z  

       3a) extraire du résultat PR la valeur du vecteur de Poynting S en Wm-²  

    rép: S= 10^-PR/10 / A_r    S = 4,2 10^-12 W.m^-2
 
       3b) en déduire  celle du champ électrique reçu  E  en V.m^{- 1} puis en µV.m ^-1  
     
       donnée : impédance de l’air Z = 377 Ω

       rép: E² = S.z   d'où E = rac ( 4,2.10^-12.377) = 3,9.10^-5 V.m^-1 = 40 microV / m

       3 c) quel est l’intérêt de connaître cette valeur dans le cas d’un choix de matériel récepteur ?

       rép: la connaissance du champ est essentielle pour juger de la qualité de la réception
               par rapport à la sensibilité du récepteur
       

CONFIGURATION du FAISCEAU et CONSTRUCTION des PYLÔNES

4)    calculer le rayon  r du premier ellipsoïde de Fresnel à mi-distance de la liaison

      rép: le rayon du premier éllipsoïde de Fresnel à mi-distance  
              vaut r = 0,5 rac( lamda.d)

      où lamda est la longueur d'onde et d la distance émetteur-réceteur...  r = 17,4 m

5)    ce FH est tiré au dessus d'une forêt en terrain « horizontal » dont la valeur des hauteurs d'arbres est

        uniformément de 15m; les points de départ et d’arrivée de la liaison sont chacun à l’altitude relative 0m

        calculer les hauteurs de pylônes à prévoir pour un tir FH à vue

       donnée : rayon moyen de la Terre a= 6370 km    réfraction moyenne    k = 1,33

       réponse: hauteur de rotondité à mi distance  h = d²/ 8 ka   h= 13,3m

       avec H = 15m la hauteur es obstacles à mi-distance on a: h' = h + r + H = 45,7m


CALCUL des MARGES / normes UIT-R

Le FH  porte une modulation MDP-8  au débit de 68 Mbits/s  
Le seuil de réception pour un TEB < 10^-3 est fixé à Ps = - 82 dBm

 Les valeurs de référence du UIT-R sont pour 8 états de phase:
 Mo = 27dB   do = 50 km   Do = 68 Mbits/s   fo = 4 GHz

Les corrections dites marges sélectives sont données par

ΔMS1 = - 20log d/do     pour la distance
ΔMS2 =   20 log f/fo       pour la fréquence

1)    calculer la marge brute MB du FH

réponse: MB = PR - PS = - 4,6 dB  ( attention à l'unité ici dB pas dBm)

2)    faire le bilan des marges sélectives MS

MS = M0 + MS1 + MS2 = 27 -20log30/50 + 20log7,4/4

réponse: MS = 27+ 4,43 + 5,34 = 36,8 dB

3)     en déduire la marge nette  MN = -10 log ( 10 ^-MS/10 + 10^-MB/10 )

réponse: MN = - 4,6 dB

4)    pour ce FH l'UIT-R fixerait  le temps relatif de dépassement p du TEB = 10^-3 à :

 10 log p = 35log d(km) + 10log  f (GHz) - 78,5 - MN(dB)

  estimer p et comparer le à la norme  p_o = 10^-5  (objectif de qualité)

réponse: p = 0,05   ce qui évidemment n'est pas bon du tout car  p >> p₀

 CONCLUSION:
 
L’objectif de qualité est-il atteint ?

Non bien sûr.

Analysons la raison de cette invalidité: si l'on ne tient pas compte de l'affaiblissement supplémentaire de 35 dB du à la météo du mois le plus défavorable, on reprendrait le calcul à PR = - 41,6 dBm valeur qui conduirait au résultat p = 10 ^-5,3 ce qui validerait le FH selon la norme UIT-R ...ainsi c'est cet affaiblissement AS qui pose le problème.

Afin de franchitr ces -35 dB il suffirait d'augmenter la puissance émise PE, et les deux gains d'antenne, par exemple en posant delta PE = 10 dB  et delta G = 10 dB par antenne et de réduire les pertes de 5 dB.

Il est clair qu'une action sur la fréquence serait aussi judicieuse en choisissant une valeur f < 7,4 GHz de façon à diminuer la marge MS2.

Annexe :

tous les logarithmes sont décimaux :

log 1 =0
log 10 = 1  
log ab = loga + log b  
log a/b = loga – logb    
log 10 n = n


définition du dB:      XdB = 10 log X    X dB_ref  = 10 log (X / ref )  exemple  X dBm = 10 log  ( X / 10^-3 )

INFORMATION

Le vendredi 14  Mars nous partirons à 12h15 du lycée

pour nous rendre à Nançay .


Le prix de la visite est de 5 euros

nous utiliserons les véhicules des professeurs accompagnateurs ( 3 étudiants / voiture)

il vous faudra compter une somme de  7 euros aller retour pour participations aux frais de route.


Aussi, pour la rentrée du  lundi 25 Février je vous demanderai de m'apporter une avance par chèque

ou numéraire de 12 euros.


programme:

à 13h45 arrivée au parking de l'observatoire

14h: prise en charge du groupe par Mr Matthieu Bauvais

         visite des installations radioastronomiques ( radiotélescope, antennes interférométriques)

15h30:  TP réalisé sur le radiotélescope:

-  échelles de distance et de temps

- mesurage d'un effet Doppler et de la constante de Hubble ( fuite des galaxies)

17h:  fin des activités et retour sur Orléans ( ou sur Bourges pour Benjamin et Marc)

La nuit prochaine va se dérouler dasn notre ciel  local une très belle éclipse de Lune.

Je rappelle  qu'il s'agit  de la projection sur le sol de notre satellite  de l'ombre de la  Terre au cours d'un alignement Soleil Terre Lune.

Ce phénomène débutera par une entrée dans la pénombre à 1h37, puis une entrée dans l'ombre à 2h43 avec un maximum  à 4h26, instant pour lequel  le Soleil, la Terre et la Lune seront  alignés dans cet ordre.


Ensuite, à  5h09  la Lune quittera la zone d'ombre  et à 7h16 le phénomène se terminera par la sortie  de la Lune hors de la  pénombre.


Les temps que je donne sont ceux de votre montre ( temps local TL à ne pas confondre avec le temps universel TU qui vaut TU = TL - 1h)


Prenez votre appareil photo numérique, fixé sur un pied si possible, et zoomez au maximum .

En mode automatique, même si ce n'est pas la panacée, vous devriez obtenir de beaux clichés.

Si le temps (météo) le permet, je pense que vous ferez les plus beaux clichés de 3h à 4h30 environ.

Vous obtiendrez, avec de la réussite, un globe lunaire de couleur orangée à rouge.

L'explication de cette couleur est simple: il s'agit de la réfraction chromatique de la lumière solaire par le bord de l'atmosphère terrestre, qui de ce fait, se comporte un peu comme un prisme.




Les rayons du Soleil sont déviés, et viennent éclairer faiblement le sol lunaire qui théoriquement devrait être bien noir.

A ce rayonnement s'ajoute le rayonnement de diffusion de l'atmosphère.Si l'atmosphère terrestre est riche en poussières ( d'origine volcanique ou industrielle), la teinte du rayonnement de diffusion peut s'avérer être très rouge, voire rouge sang.

Donc ce soir on pourra juger de la couleur de cette éclipse,...si le temps est clair.

pour plus d'info sur les éclipses de Lune, je vous conseille cet article très simple, mais précis:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Éclipse_lunaire

météo pour cette nuit:  


au jugé de cette carte satellitaire daté de 13h ce jour, compte tenu des vents faibles SW  10km/h actuellement en jeu, on peut-estimer que les chances d'éclaircies ne sont pas nulles...mais ce n'est pas gagné du tout.

cependant restons optimistes, et faisons une tentative vers 1h du matin, puis vers 2 heures pour suivre l'évolution météo.

bonne observation JMB


note ajoutée: malgré quelques éclaircies vers 0h30, le ciel s'est définitivement couvert d'une couche de stratocumulus empêchant l'observation du phénomène.

Pas de photo personnelle à vous fournir.

Par contre en consultant ce lien vous pourrez contempler ce qu'a donné une éclipse similaire précédente:

http://www.geoforum.fr/uploads/monthly_03_2007/post-531-1172860828_thumb.jpg