GELE5223 Chapitre 8 : Introduction aux syst`emes de communication

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GELE5223 Chapitre 8 :

Introduction aux syst` emes de communication

Gabriel Cormier, Ph.D., ing.

Universit´e de Moncton

Automne 2010

Gabriel Cormier (UdeM) GELE5223 Chapitre 8 Automne 2010 1 / 18

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Contenu

1 Antennes

2 Param`etres d’antenne

3 Bruit d’une antenne

4 Syst`emes de communication sans fil

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Antennes

Dispositif qui converti une onde ÉM guidée sur une ligne de transmission à une onde plane se propageant dans l’espace

Un côté est un circuit électrique, l’autre un interface pour une onde plane

El´´ement bidirectionnel : peut transmettre et recevoir

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Antennes

Types d’antennes

Dipˆole Monopˆole Yagi-Uda Boucle Fil

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Param`etres d’antenne

Diagramme de rayonnement

Lobe central

Graphe de l’amplitude du champ vs position autour de l’antenne

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Directivit´ e

Rapport entre la puissance du lobe central et la puissance moyenne Antenne qui émet une puissance égale partout :D= 1 (ou 0dB) Ex : D= 2.2dB (antenne à fil),D= 7.0dB (microruban), D= 23dB (antenne à cornet), D= 35dB (antenne parabolique)

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Rendement

Efficacité de radiation : rapport entre la puissance à l’entrée et la puissance émise

η_rad = P_rad Pin

= Pin−P_perdue Pin

= 1−P_perdue Pin

Caus´e par les pertes des mat´eriaux de l’antenne

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Gain d’antenne

Gain d’antenne : tient compte des pertes dans l’antenne G=η_radD

G≤D

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Bruit d’une antenne

Sources internes (bruit thermique) et externes (environnement)

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Bruit d’antenne

TB : temp´erature de bruit ambiant (background noise temperature) Varie selon l’orientation :

Ciel, vers z´enith : 3 – 5 K Ciel, vers l’horizon : 50 – 100 K Vers le sol : 290 – 300K

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Bruit d’une antenne

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Bruit d’une antenne

Pour une antenne ayant η_rad <1, le bruit est moins ´elev´e

Modélise les pertes comme une antenne idéale suivie d’un atténuateur L’atténuateur a des pertesL= 1/ηrad

Le bruit est donc : TA= T_b

L +L−1

L Tp=ηradTb+ (1−ηrad)Tp

où T_p est la température physique de l’antenne, et T_b la température de bruit moyenne de l’antenne

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Bruit d’une antenne

Rapport G/T important

G/T[dB] = 10 log

G

TA

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Syst`emes de communication sans fil

Syst` emes de communication sans fil

Cellulaire

DBS (Direct Broadcast Satellite) : t´el´e satellite WLAN

GPS RFID

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Syst` emes de communication sans fil

Syst`eme typique :

P_t

Gt Gr

Pr

R

Equation de Friis :´

Pr= GtGrλ²

(4πR)²Pr [W]

N´eglige les pertes du parcours

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Syst` emes de communication sans fil

Equation de Friis :´

Puissance diminue selon1/R²

Pour de tr`es grandes distances, meilleur que des guides d’ondes (e^−2αz)

Puissance re¸cue proportionnelle `aPtGt

Puissance effective de l’antenne :

EIRP =P_tG_t [W]

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Adaptation d’imp´ edance

Les antennes doivent être adaptée Sinon, multiplier l’équation de Friis par :

η_imp= (1− |Γ_t|²)(1− |Γ_r|²)

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Att´ enuation due aux gaz atmosph´ eriques

10⁰ 10¹ 10²

10⁻³ 10⁻² 10⁻¹ 10⁰ 10¹ 10²

fr´equence (GHz)

Att´enuation(dB/km)

Air sec Vapeur d’eau Total

Source : ITU