i-e 6: CFBS Faisceaux Hertziens

Lundi 3 novembre 2008 1 03 /11 /Nov /2008 09:40
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vous trouverez en ligne l'édition complète du  diaporama de la présentation  Power Point  d'introduction au cours:

Fasceaux Hertziens présentation du cours



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Dimanche 2 novembre 2008 7 02 /11 /Nov /2008 14:40
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Différents sites sur le Net proposent des visites intéressante sur le sujet ( loin d'être épuisé)

En particulier, je vous invite à consulter celui de Mr Olivier Guilllard proposant de nombreuses rubriques ( très riches)  sur la présence des réseaux de FH sur le territoire français, avec photos et localisation.

Ces données complètent parfaitement l'information (modeste) que je dispense  sous forme de cours théoriques.

à visiter absolument :    Olivier Guillard

bonne visite donc.
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Lundi 13 octobre 2008 1 13 /10 /Oct /2008 08:59
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Contrôle FH       CORRECTION           TMD                                                             9  Octobre 2009

On étudie la faisabilité d'une liaison par FH entre deux points A et B distants de D = 25km.

Emetteur :

Fréquence :  f = 6,2 GHz    Puissance émise :  pE = 15W  polarisation V

Demi- angle d'ouverture de l'antenne d'émission :  a = 2,5°

Pas de pertes en ligne LE=0


Récepteur :

Antenne :  aire équivalente A = 1,2m2

Condition de propagation :

pas de relief en obstacle, mais pluie permanente au débit de 100 mm/h sur le 1/10 du trajet


1°) calculer le niveau de gain GE de l'antenne d'émission

Gain algébrique :  ge = 4pi/W   avec  W = 2pi( 1-cosa) on obtient ge = 2 / ( 1 - cosa)

Niveau de gain :  GE = 10 log ge           A.N. :  ge =  2101,29   GE = 33,22 dB


2°) calculer la longueur d'onde l  du rayonnement émis à co = 3 108 m/s

lcm  = 30/fGHz   A.N. : l = 4,83 cm


3°) en déduire le gain gr de l'antenne de réception, puis le niveau GR

Gain algébrique :  gr = 4pA/l2  A.N. : gr = 12,5663.1,2/(0,0483)2 = 6463,9

Niveau de gain : GR= 10 log 6463,9 = 38,1 dB

4°) calculer le terme d'AEL :    entre A et B puis son niveau AELdB

10 log = 20 log  = 20 log  = --136,26 dB donc AEL = 136,2dB


5°) estimer l'affaiblissement supplémentaire ASdB du à la pluie.

AS = gL  avec L = D/10  Recherche de g : 0,6 dB/km  sur le nomogramme

puis calcul de  L = 25/10=2,5 km

A.N. :   AS = 1,5 soit environ 1,5 dB

 

Condition de réception :


6°) calculer le niveau PR de puissance reçue par l'unité « outdoor » du récepteur

PR = PE + GE + GR  - ( AEL +  AS )

PE = 10 log 15 000 = 30 + 10 log 15 = 41,76 dBm

PR = 41,76 + 33,22 +  38,10 - ( 136,26 + 1,5) = - 24,7 soit environ PR = -25 dBm

 

Les feeders reliant l'outdoor à l'indoor du récepteur sont de longueur  10m et atténuent le signal à un niveau de 0,3 dB/m

On fixe la sensibilité légale du FH à un minimum de - 82 dBm pour la porteuse à l'entrée de l'indoor

( donc hors correction par la modulation et le débit numérique des données transportées)


7°) le FH est-il conforme ? Donner la marge de puissance dBm disponible au-dessus du seuil .

LR = 0,3 x 10 = 3 dB  donc à l'entrée de l'indoor R :   PR' = PR - 3 = -28 dBm

Marge de puissance :- 28 - ( - 82) = 54 dBm          réponse : FH CONFORME

 

8°) estimer la valeur du champ électrique E pénétrant dans l'antenne de réception :

-          En calculant la PIRE en A

-          En calculant l'éclairement S reçu en B

-          En appliquant la loi  en B


NB: Il faut tenir compte du problème lié à l'AS

 

L'AS atténue de 1,5 dB la puissance émise à partir de A et  recue en B.

Or, 10 0,15 = 1,4 on peut donc dire que la pluie traversée divise cette puissance par 1,4

La PIRE théorique          PIRE = pe.ge est donc aussi divisée par 1,4

 Avec  pe.ge = 15. 2101 = 31 515 W  on obtient  PIRE = 31 515 / 1,4 = 22 511W

à  D = 25 km le vecteur de Poynting  à l'entrée de l'antenne B devient S = PIRE / 4piD2

A.N. : S = 22 511 / 12,56.(25 000)2 = 2,86 10-6 W/m2

Z représente l'impédance de l'air soit 377W

E  vaut donc  E= rac (S.z)                 A.N. : E = 3,29 10-2 V/m   soit environ 33 mV/m

N.B. : à l'entrée de l'indoor de réception le champ sera  rac ( 10(GR-LR)/10 ) = 57  fois plus fort  ( 1,9 V/m)

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Jeudi 12 juin 2008 4 12 /06 /Juin /2008 10:26
- Par jm bourven - Publié dans : i-e 6: CFBS Faisceaux Hertziens
pour tous les stagiaires MIN DEF ou MIN INT du CFBS/DGA de Bourges:

voici donc le téléchargement disponible du cours d'Electromagnétisme et de Faisceaux Hertziens en version Word avec exercices.

deux parties distinctes:

première partie: bases de la propagation

seconde partie: bilan de puissance

enfin je mets en ligne la dernière version du power point  Faisceaux Hertziens    projeté pendant les séances.

J M Bourven ( formateur DGA )

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Vendredi 22 février 2008 5 22 /02 /Fév /2008 16:19
- Publié dans : i-e 6: CFBS Faisceaux Hertziens
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 Ar 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 = 103,6. (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   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  po = 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 dBref  = 10 log (X / ref )  exemple  X dBm = 10 log  ( X / 10-3 )



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