5.2.1
Choix expérimentaux
Il paraît clair que la problématique de l’incorporation de l’antenne sur le termi- nal dépend fortement des contraintes d’encombrement voire d’esthétisme. Parmi les facteurs dégradant la performance d’antenne, on peut citer la proximité des parties métalliques (blindages, câbles), la proximité du corps humain ou encore d’antennes d’autres normes radio ou d’antennes ULB utilisées en diversité. . .Dans l’étude qui suit, les terminaux multimédia de « salon » ont été privilégiés d’une part car ils représentent la première application grand public mise sur le marché. D’autre part ce type d’applications requière de très hauts débits, soulevant alors le problème de l’interférence inter-symbole lui-même lié à l’étalement d’une impul- sion. Deux appareils multimédia de salon ont donc été étudiés : un écran plat et un magnétocope. Seuls les résultats concernant l’écran sont présentés par la suite. Afin d’analyser, de quantifier la dégradation des performances lors de l’incorpora- tion de l’antenne, deux types de mesures sont réalisés en chambre anéchoïde puis comparées. La première est la mesure fréquentielle du canal, effectuée à l’aide d’un VNA. Elle permet d’obtenir, après passage dans le domaine temporel, la forme d’onde rayonnée. La deuxième mesure est directement réalisée dans le do- maine temporel grâce à la plateforme de démonstration ULB du projet ULTRA- WAVES. Elle donne seulement accès à des performances plus proches des aspects systèmes comme par exemple des taux d’erreurs de trames. Les deux mesures d’un même scénario permettent alors de relier la distorsion de la forme d’onde à la performance de la liaison.
Description de l’écrant plat Le terminal choisi est un écran plat d’ordinateur de type TFT de 17 pouces de diagonale Fig. 5.1(b) dont la matrice est entièrement protégée par un blindage en aluminium. Deux zones d’incorporation de l’antenne sont testées : à l’intérieur même du pied de l’écran et sur le coin supérieur gauche de la matrice. Le pied de l’écran présente un espace libre d’environ 15 x 5 x 10 cm3, relativement spacieux, il autorise des antennes moins compactes voire volumiques, la position de l’antenne est relativement centrale par rapport au boi- tîer et elle n’implique aucune incidence sur l’esthétisme. Par contre le plastique de type PVC du pied est assez dense, de plus un socle métallique de 15 cm de diamètre joue les rôles de contrepoid et de retour à la terre puisqu’il est relié à la matrice par un ruban métallique (largeur 5 mm) qui passe à proximité de l’an- tenne.
En ce qui concerne le coin supérieur gauche de l’écran, cette position n’est plus dans le plan de symétrie de l’écran. De plus l’antenne, nécessairement plane, est posée très proche (moins de 5 mm) de la surface du boitîer. En revanche cette
position à l’avantage d’être relativement dégagée puisque situé à une extrémité du terminal, Fig. 5.1(c). L’esthétisme du boitîer est alors légèrement dégradé, mais une incorporation finale sous le boitîer pourrait être envisagée ; c’est pourquoi un radôme en plastique dur simulant celui du boitîer a été posé par dessus l’antenne.
(a)
(b) (c)
FIG. 5.1: Configuration de la mesure en chambre de l’écran (a). Positionnement
de l’antenne ULB (indiquée par la flèche) dans le pied (b) et sur le coin supérieur gauche (c).
L’approche est comparative, deux antennes planaires MSS 3.3.2 et Skycross 1.4.2 sont donc systématiquement mesurées avec et sans le terminal sur lequel elles sont incorporées.
5.2.2
Exploitation de la plateforme temporelle
Un moyen de caractériser l’influence de l’antenne ULB sur la liaison directe- ment dans le domaine temporel, consiste à se servir du démonstrateur ULB déve- loppé par la société Wisair, dans le cadre du projet ULTRAWAVES. Le démonstra- teur implémente la technique de l’étalement de spectre (DS-UWB) sur une bande large de 1.2 GHz, centrée sur une porteuse à 4.78 GHz. L’idée d’origine est d’étu- dier l’influence de l’antenne sur la qualité de la liaison après l’étape de décision du récepteur. Cette approche, au départ prometteuse, s’est révélée assez délicate à mettre en œuvre pour les raisons pratiques qui suivent. La plateforme de démons- tration ULTRAWAVES est composée d’un émetteur et d’un récepteur qui peuvent être vue comme un pont sans fil Ethernet entre deux cartes réseaux de PC, Fig. 5.2. L’inconvénient majeur réside dans l’absence d’accès aux signaux des différentes étapes intermédiaire de la chaîne de communication. Malgré la connaissance pré- cise du fonctionnement de cette plateforme, il a fallu se résigner à approcher cette plateforme comme une boîte noire, connaissant seulement le nombre de paquets Ethernet émis et celui reçus. Ceci a fait l’objet d’une étude dans le cadre du Master de recherche d’Olivier Fafin qui a exploité cette plateforme pour retrouver l’infor- mation de SNR de la liaison [Faf05].
FIG. 5.2: Démonstrateur ULTRAWAVES.
La plateforme délivre seulement l’information de taux de paquets contenant une ou plusieurs erreurs (PER). Ce dernier augmente quand le SNR de la liaison décroît ainsi que lorsque la synchronisation est moins performante. Seulement le SNR en entrée du récepteur n’est pas accessible. Dans le cas présent, on ne peut pas faire correspondre un PER à un SNR de manière absolue. Les mesures ne peuvent donc être interprétées que comparativement par exemple par rapport à une mesure de référence.
L’étalonnage de manière absolue de la courbe du PER en fonction du SNR s’avère inutilisable tant la variance de la mesure est grande dès que le PER dépasse 1%, Fig. 5.3. Ceci impose de se référencer par rapport à un point de fonctionne- ment significatif et reproductible de la courbe. On choisit le point de « décro- chage » à partir duquel le PER prend des valeurs non négligeables (typiquement au dessus 1%). Le protocole bien que fastidieux apporte une précision en SNR (en fait en dB d’atténuation ajoutée) de la liaison de l’ordre du dB. Par exemple la liaison filaire (câble de 50 cm + atténuateur variable) entre l’émetteur et le récep- teur, donne un point de décrochage du PER lorsque l’atténuateur variable affiche 58 dB d’atténuation.
FIG. 5.3: Détermination du point de fonctionnement de référence de la plateforme ULTRAWAVES.
Pour mesurer l’influence des antennes sur la qualité d’une liaison radio, on procède également en cherchant le point de décrochage du PER, en faisant varier des atténuateurs connectés à l’antenne d’émission. On peut alors comparer plu- sieurs antennes en les connectant successivement à l’émission, tout en conservant la même antenne à la réception (antenne F-probe)1, Fig. 5.4. Cependant il faut
1L’utilisation du bicône comme antenne de référence en réception de la mesure temporelle,
s’est avéré être un choix peu judicieux. Hors de la chambre, cette antenne omni-directionnelle capte tout les multi-trajets et beaucoup d’autres services et rend la mesure dépendante de l’envi- ronnnement. D’autre part le bicône, bien plus large bande 2-18 GHz, intègre du bruit qui n’est apparemment pas suffisamment filtré dans le récepteur. Un écart de 1.5 dB en faveur des antennes Skycross a été mesuré entre une liaison skycross-skycross et une liaison bicône-bicône, alors que
préciser qu’une différence de X dB entre le niveau d’atténuation ajoutée entre les deux mesures ne correspond pas forcément à une différence de X dB entre les deux gains d’antennes. En effet la liaison est aussi dégradée par la dé-synchronisation qui peut influencer significativement le PER. Les résultats qui suivent, tentent de quantifier et de distinguer ces dégradations de liaison introduites par l’antenne et par son environnement direct.
FIG. 5.4: Montage de la mesure comparative à l’aide de la plateforme, (a) antenne
sous test seule, (b) antenne sous test incorporée.