Alexandre Boyer

183 Pages·2014·7.66 MB·French

by  A. Boyer

4e année Informatique & Réseau
Antennes
Outils et modèles pour la
ttrraannssmmiissssiioonn
Alexandre Boyer
[email protected]
www.alexandre-boyer.fr
Techniques et systèmes de transmission 1
Antennes
1. Structure typique des émetteurs/récepteurs
radiofréquences
2. Concepts de base
3. Caractéristiques des antennes
44.. AAnntteennnneess ppoouurr lleess ttééllééccoommmmuunniiccaattiioonnss
5. Adaptation d’une antenne
6. Antennes de réception
7. Réseau d’antennes
8. Modèles de propagation des ondes radioélectriques pour
les réseaux terrestres
Techniques et systèmes de transmission 2
Antennes
(cid:1)
Une liaison radioélectrique est un canal de
transmission entre un émetteur et un récepteur,
dont le support de transmission est assuré par des
ondes électromagnétiques.
(cid:1)
Comme tous les canaux de communication, il est
soumis aux problèmes posés par le bruit et les
perturbations, qui vont limiter les performances du
système de transmission.
(cid:1)
La maitrise d’une liaison radioélectrique repose
sur :
(cid:2)
La connaissance des propriétés des
antennes d’émission et de réception
(cid:2)
La connaissance de la propagation des
ondes électromagnétiques dans le canal
hertzien
Techniques et systèmes de transmission 3
Antennes
Définition - antennes
(cid:1)
Le rôle d’une antenne est de convertir l’énergie électrique d’un signal
en énergie électromagnétique transportée par une onde
électromagnétique (ou inversement).
« Une antenne d’émission est un dispositif qui assure la
transmission de l’énergie entre un émetteur et l’espace libre où
cette énergie va se propager. Réciproquement, une antenne de
réception est un dispositif qui assure la transmission de l’énergie
d’une onde se propageant dans l’espace à un appareil
récepteur » [Combes]
Techniques et systèmes de transmission 4
Antennes
Notion d’antenne – transducteur d’énergie
Espace libre – propagation
d’une onde
électromagnétique
Puissance P
Ray
Puissance
Puissance PS Puissance PAe Puissance PAr
P
R
Guide GGuuiiddee dd’’oonnddeess
Source
d’ondes
Champ Champ lointain Récepteur
Antenne Antenne de
proche (onde plane)
d’émission réception
(cid:3)
Ps : puissance électrique disponible au niveau de la source
(cid:3)
P : puissance électrique fournie à l’antenne d’émission
Ae
(cid:3)
P : puissance rayonnée (transportée par l’onde EM)
Ray
(cid:3)
P : puissance électrique induite par l’antenne de réception
Ar
(cid:3)
P : puissance électrique reçue par le récepteur
R
Techniques et systèmes de transmission 5
Antennes
Spectre radioélectrique
MF HF VHF SHF EHF
UHF
0.3-3MHz 3-30MHz 30-300MHz 3-30GHz 30-300GHz
300-3000MHz
WiFi
Liaison sous WiFi
ISM
4G
RFID
marine Gigabit
(434MHz + Bluetooth
(13.56MHz)
868 MHz)
GPS
GSM
Radio AM Radio FM ZigBee Liaison
Radio OC DCS satellite
PPKKEE
TTVV VVHHFF DDVVBB--TT WWiimmaaxx
CCBB
(125 kHz) UUMMTTSS
Fréquence (Hz)
1G
100K 1M 10M 100M 10G 100G
(cid:2) Bandes ISM (Industrielle, Scientifique, Médicale): 6,765 - 6,795 MHz, 13,553 - 13,567 MHz, 433,05 -
434,79 MHz, 2,4 - 2,5 GHz, 5,725 - 5,875 GHz (Europe).
(cid:2) GSM900 : 880-915 MHz (UL) et 925-960 MHz (DL). GSM1800 : 1710-1785 (UL) et 1805-1880 MHz (DL)
(cid:2) UMTS - FDD : 1920-1980 MHz (UL) et 2110-2170 MHz (DL)
(cid:2) 4G - LTE : 832-862 MHz (UL) et 791-821 MHz (DL). 2500-2570 MHz (UL) et 2620-2690 MHz (DL)
(cid:2) radio FM : 87,5 – 108 MHz.
(cid:2) (DVB-T) : bande IV 470-606 MHz et bande V 606-862 MHz.
(cid:2) GNSS (Global Navigation Satellite System) : 1559 - 1610 MHz (Bande L1, E1 et E2)
Techniques et systèmes de transmission 6
Antennes
I – Structure typique des
éémmeetttteeuurrss//rréécceepptteeuurrss
radiofréquences
Techniques et systèmes de transmission 7
Emetteur/récepteur RF
Structure d'un émetteur/récepteur radio numérique
Transceiver RF
Antenne
Dispositifs RF
Signal analogique
bande de base (duplexeur, switch RF)
Codage
Front-end RF
bande de
base Configuration
LLiiggnnee ddee
RRéésseeaauu dd’’aaddaappttaattiioonn ––
igital e base e, veil tion transmission Filtre bande étroite
gnal d nde d ontrôl tut, ré menta Considérations
Si ba C sta Ali électromagnétiques
(rayonnement, propagation
Processeur
Alimentation Power
guidée ou libre des ondes
bande de base
management
électromagnétiques)
Techniques et systèmes de transmission 8
Emetteur/récepteur RF
Exemple de transceiver RF - OL2381 (NXP)
(cid:2)
Dédié aux applications de télémétrie fonctionnant sur les bandes ISM/SRD
(315, 434, 868 et 915 MHz, selon les pays) : smart metering, remote
keyless entry, wireless sensor…
(cid:2)
Il contient l'ensemble des fonctions permettant le codage ou le décodage
en bande de base, la modulation/démodulation du signal, l'amplification, le
filtrage du signal RF, et la récupération des données digitales reçues.
(cid:2)(cid:2)
FFoonnccttiioonnnnee aavveecc uunn mmiiccrrooccoonnttrrôôlleeuurr,, qquuii llee ccoonnffiigguurree,, eennvvooiiee oouu rreeççooiitt ddeess
données via une liaison série standard (SPI)
(cid:2)
Radio Frequency Integrated Circuit (RFIC), limitation du nombre de composants
externes
Techniques et systèmes de transmission 9
Emetteur/récepteur RF
Exemple de transceiver RF - OL2381 (NXP)
Digital

MM
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