Description du sondeur

3.4.1. Antennes

Des antennes patch à bipolarisation, présentées en Figure II.15, ont été utilisées à l’émission et à la réception. Elles ont été conçues spécialement pour être adaptées à la bande de 22 MHz autour de 1.29525 GHz. Les mesures du paramètre S11 ont été réalisées à l’aide d’un analyseur de

réseau vectoriel Agilent pour caractériser les pertes d’insertion SVV, SHH pour les ports respectivement

H et V dont les courbes sont données sur la Figure II.16 (a) pour l'antenne Rx et (b) pour l'antenne Tx. L’isolation SHV entre les deux ports est également mentionnée. Les deux antennes présentent une

bande passante de 22 MHz à -10 dB ainsi qu’un très faible couplage de -25 dB à 1.29525 GHz entre les voies V et H.

Figure II.15 Photos recto-verso d’une antenne patch à bipolarisation

Quant aux diagrammes de rayonnement 2D des antennes patch, ils ont été mesurés dans la chambre semi-anéchoïque du groupe TELICE qui fonctionne entre 40 MHz et 10 GHz, et sont présentés en Figure II.17. L'ouverture du patch est de 120° à -10 dB, ou 60° à -3dB. L’isolation minimale entre ports (VH et HV) est de 19 dB. On note également un gain arrière maximal de -10 dB et un gain d’antenne de l’ordre de 5 dBi. Le diagramme de rayonnement 3D de l'antenne a été mesuré au laboratoire WICA/INTEC de l'université de Gand. Les diagrammes équivalents obtenus en polarisation VV et HH après transformation et interpolation EADF (section 2.3.2) sont donnés en Figure II.18.

Figure II.17 Antenne de réception (gauche) et d’émission (droite)

Figure II.18 Diagrammes de rayonnement 3D équivalent du patch, obtenu après passage de coordonnées (θ, φ) vers ( , ) et interpolation EADF. A gauche : polarisation VV, à droite : polarisation HH.

3.4.2. Le réseau virtuel UCA

Afin d’extraire les caractéristiques géométriques requises pour l’algorithme de localisation, et d’analyser qualitativement les effets de dépolarisation dans le canal, les mesures s’effectuent en mode SIMO à bi polarisation. L'antenne d'émission est alternativement excitée en polarisation V puis H ; il en est de même pour le Rx, ce qui permettra d’évaluer tous les modes de polarisation (VV, VH, HV, HH). Pour la mesure en mode SIMO, un réseau d’antenne virtuel planaire circulaire UCA, présenté en Figure II.19, est employé pour permettre l’extraction des paramètres géométriques TOA et AOA azimut du canal. Pour réaliser le réseau virtuel, l'antenne patch se déplace dans le sens trigonométrique sur un cercle à une distance constante de 15 cm par rapport au centre. 12 positions fixes espacées d'un pas angulaire de permettent d'effectuer un tour complet. La référence angulaire, définie par la première antenne du réseau UCA, est toujours dirigée à 69° à l’Ouest (0° étant donné par le Nord).

La Figure II.19 (a) montre un exemple de positionnement du réseau UCA, pour la liaison n°20 ; une photo du réseau virtuel UCA est donnée en (b).

Figure II.19 Positionnement du réseau d’antennes virtuel UCA (exemple liaison 20) (a) - Photo du réseau virtuel UCA (b) Le diagramme du réseau virtuel UCA est reconstitué par rapport à son centre, pour un mode d’excitation donné, de la manière suivante :

II-51 avec le diagramme de rayonnement équivalent du patch utilisé pour le réseau virtuel UCA, et précédemment défini dans l’équation II-35.

Le diagramme de rayonnement de l’UCA sur le plan azimutal, présenté en Figure II.20 pour les 4 modes d’excitation, peut être considéré comme omnidirectionnel en azimut.

Figure II.20 Diagramme de rayonnement équivalent du réseau UCA sur le plan azimutal pour les 4 modes d’excitation. (Gain de puissance du réseau, en échelle linéaire)

Le sondage s’effectue dans le domaine fréquentiel sur une bande de 22 MHz autour des 1.29525 GHz, avec un pas de 13.750 kHz (soit 1601 points), et une IFBW de 10 kHz a été choisie comme compromis entre un temps de balayage des 1601 points faible et un filtrage du bruit acceptable. Afin d’avoir une statistique suffisante pour l’estimation des paramètres du canal par le HRA, 10 acquisitions successives de la fonction de transfert du canal sont stockées à chaque position de l'antenne Rx et pour chaque polarisation. Un point de mesure représente 10 x 4 x 12, soit 480 fichiers à traiter.

3.4.3. Description du système de mesure

Le Tx et le Rx étant très éloignés l’un de l’autre entre 46 et 72 mètres selon la liaison, deux fibres optiques sont déployées pour connecter les ports V et H de l’antenne Tx aux ports d’émission 1 et 2 de l’analyseur, ce dernier se situant à l’extérieur, près du récepteur. Les ports V et H du patch utilisé pour le réseau virtuel UCA sont connectés aux ports de réception 3 et 4 tel que le montre la Figure II.21 Chaine d’émission-réception du sondeur de canal.

Afin d’avoir un niveau de signal suffisant en réception, des LNA (Noise Factor d’environ 1.2 dB) ont été ajoutés sur chaque voie de réception (V et H), ainsi que des amplificateurs de puissance RF 1W, ces derniers servant à compenser les pertes de propagation à travers la fibre optique.

La calibration complète en full 4-ports a été réalisée avec la fibre optique, mais sans les amplificateurs de puissance et LNA. Les fonctions de transfert de ces derniers sont mesurées et retirées des signaux mesurés en post-traitement. Leurs caractéristiques fréquentielles sont présentées en Figure II.22. La puissance de bruit mesurée est de -110 dBm. Soulignons que la fibre optique engendre une variation linéaire très rapide, ce qui confirme la nécessité de l’inclure directement lors de la calibration de l’analyseur.

Figure II.22 Caractéristiques fréquentielles des éléments RF en gain et phase

La section 4 suivante présente la confrontation entre les résultats issus du modèle théorique et ceux obtenus expérimentalement, avec une analyse qualitative préliminaire de l’influence de la polarisation. L’analyse de la dépolarisation est quant à elle présentée dans la section 5.