RAPPEL RF DE BASE RAPPELS RF DE BASE 1 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE GENERAL La puissance Le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 2 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance Le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 3 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La puissance Définition - La puissance est la quantité d’énergie fournie ou absorbée par unité de temps (par seconde). Formules - Pour un signal continu : Pwatt = Uvolt * Iampères - avec Uvolt = Rohm * Iampères - Pour un signal périodique : P(t) = U(t) * I(t) - Puissance moyenne : Pmoy = Ueff2 / R 4 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La puissance Application aux SATCOM - Ce qui nous intéresse : la puissance d’un amplificateur RF - Les notions utiles : - Le gain : C’est le coefficient d’amplification - La saturation : Lorsque la puissance de sortie n’est plus proportionnelle à la puissance d’entrée - Le point de compression : Le point de compression se situe environ à 1dB en dessous de la saturation de l’amplificateur. C’est la limite du domaine de linéarité de l’amplificateur - Relation entre puissance de sortie et puissance d’entrée dans le domaine linéaire : Pout = Pin + Gain Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom 5 RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 6 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le spectre de fréquence Définitions - La fréquence d’un signal (exprimée en Hertz) est le nombre de fois que ce signal se reproduit par seconde. Donc F = 1/T (T = période du signal) - La fréquence et la longueur d’onde sont liées par la relation suivante : FHz = Cm/s / λm ou C représente la vitesse de la lumière (3*108 m/s) - On entend par spectre de fréquence l’étendue des bandes de fréquence 7 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le spectre de fréquence Nom du spectre Fréquences Longueurs d’onde TLF Low Frequency) 0Hz à 3Hz (Tremendously Le spectre de fréquence 100000km à ∞ ELF (Extremely Low Frequency) 3Hz à 30Hz 10000km à 100000km SLF (Super Low Frequency) 30Hz à 300Hz 1000km à 10000km ULF (Ultra Low Frequency) 300Hz à 3KHz 100km à 1000km VLF (Very Low Frequency) 3KHz à 30KHz 10km à 100km LF (Low Frequency) 30KHz à 300KHz 1km à 10km MF (Medium Frequency) 300KHz à 3MHz 100m à 1km HF (High Frequency) 3MHz à 30MHz 10m à 100m VHF (Very High Frequency) 30MHz à 300MHz 1m à 10m UHF (Ultra High Frequency) 300MHz à 3GHz 10cm à 1m SHF (Super High Frequency) 3GHz à 30GHz 1cm à 10cm EHF (Extremely High Frequency) 30GHz à 300GHz 1mm à 1cm Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom 8 RAPPEL RF DE BASE >> Le spectre de fréquence Bandes de fréquence utilisées dans les SATCOM Nom Fréquences Bande L 950 MHz – 2150 MHz Bande S 2GHz à 4GHz Bande C 3,4GHz à 4,2GHz en réception 5,850GHz à 6,425GHz en émission Bande X (réservée aux militaires) 7,25GHz à 7,75GHz en réception 7,9GHz à 8,4GHz en émission Bande Ku 10,7GHz à 12,75GHz en réception 13,75GHz à 14,5GHz en émission 17.3GHz à 18.1 GHz pour DBS Bande Ka 19,7GHZ à 20,2GHz en réception 27,5GHz à 31GHz en émission 9 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance Le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 10 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La bande passante Définition - La bande passante est définie comme étant la bande de fréquence où le niveau du signal varie dans des limites définies - En SATCOM, la bande passante est définie à -3dB par rapport au niveau maximum du signal Bande passante Niveau maximum Niveau maximum – 3dB 11 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance Le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 12 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La polarisation Définition - La polarisation d’une onde est définie par la direction/trajectoire du champs électrique par rapport à l’axe de propagation de l’onde - Il y a 3 types de polarisations d’onde : 1) Linéaire (verticale ou Horizontale) 2) Circulaire (Gauche ou droite) 3) Elliptique (Gauche ou droite avec changement d’amplitude) 13 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La polarisation Polarisation linéaire (H, V) - Le vecteur champs électrique reste toujours dans le même plan (Horizontal ou Vertical) par rapport à l’axe de propagation de l’onde Polarisation Horizontale Polarisation Verticale 14 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La polarisation Polarisation Circulaire (RHCP, LHCP) - Le vecteur champs électrique tourne autour de l’axe de propagation de l’onde (dans le sens des aiguilles d’une montre = circulaire droite ; dans le sens inverse des aiguilles d’une monte = circulaire gauche) 15 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La polarisation Polarisation Elliptique - Le vecteur champs électrique tourne autour de l’axe de propagation de l’onde (comme pour la polarisation circulaire) mais avec changement d’amplitude 16 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance Le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 17 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le Décibel Définition - Le décibel est une unité logarithmique répondant à la relation suivante : - NdB = 10 log(Nnat) - Inversement : Nnat = 10NdB/10 Où Nnat signifie que N est une valeur naturelle - Règles de calculs utiles des logarithmes - logx (a x b) = logx a + logx b - logx (a / b) = logx a – logx b - logx (ab) = b x logx a - log10 (10n) = n Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom 18 RAPPEL RF DE BASE >> Le Décibel Application aux SATCOM - Les valeurs de puissance et d’atténuation sont très souvent exprimées en Décibels, car exprimées ainsi on peut les ajouter et les soustraire alors qu’exprimées en valeurs naturelles, il faudrait les multiplier ou diviser. - Un suffixe peut être ajouté, suivant la nature de la grandeur que l’on converti en dB: - Le dBW (Si on converti des watts en décibels) - Le dBm (Si on converti des milliwatts en décibels) - Le dBW/m2 ( Si on converti une densité de flux en décibels) 19 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le Décibel Travaux pratiques 1) Combien font 100 Watts en décibels? Réponse : 10 log (100) = 10 log (102) = 20dBW 2) Combien font 250 Watts en décibels? Réponse : 10 log (250) = 23.98dBW 3) Combien font 150mW en décibels? Réponse : 10 log (150/103) = 10 log (150) – 10 log (103) = 21.76dBW – 30dB = -8,24dBW (= 21.76dBm) Astuce de calcul : PdBm = PdBW + 30dB 20 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le Décibel Travaux pratiques 1) Combien font 30dBW en Watts? Réponse : 1030/10= 103 = 1000W 2) Combien font 33 dBWatts en Watts? Réponse : 1033/10= 103.3 = 1995W 3) Combien font 15dBm en milliwatts et en watts? Réponse : 1015/10 = 101.5 = 31.62mW (= 0.03162W) Astuce de calcul : PW / 2 = PdBW - 3dB 21 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le Décibel Travaux pratiques 1) Combien font 5W*10*11,5 en décibels? Réponse : 10 log (5) + 10 log (10) + 10 log (11,5) = 6.99dBW + 10dB + 10.61dB = 27.6dBW (= 57.6dBm) 2) Combien font 2.5W / 11 en décibels? Réponse : 10 log (2.5) - 10 log (11) = 3.98dBW – 10.41dB = -6.43dBW (=23.57 dBm) 22 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le Décibel Travaux pratiques - Considérons le synoptique suivant Connaissant l’atténuation et le gain de chaque élément, il est facile de calculer le gain/atténuation total de la chaîne - Calculs • En dB : +10-3+6+3-20 = -4dB Globalement cette chaîne atténue le signal (signe -) de 4 dB • En rapport de puissance : 10x0.5x4x2x0.01 = 0.4 Vérification : 10 Log0.4 = -4 dB Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom 23 RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance Le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 24 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La PIRE Définition - La PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente) est définie dans la direction de l’antenne où la puissance émise est maximale ; c’est la puissance qu’il faudrait appliquer à une antenne isotrope pour obtenir le même champs dans cette direction - PIRE = Puissance appliquée à l’antenne + Gain antenne - Le gain d’une antenne est donné par la formule suivante : où : k = rendement de la source (typiquement =0.6) D = diamètre du réflecteur λ = longueur d’onde du signal 25 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> La PIRE Travaux pratiques 1) Quelle est la PIRE de la station suivante? Puissance en entrée de l’antenne = 40Watts Fréquence d’émission = 14GHz Diamètre de l’antenne = 4.80m Réponse : 1) λ = C/F = 3*108 / 14*109 = 21.4*10-3 m 2) G= 10 log(0.6*[(π*4.8)/21.4*10-3]2) = 54.7dBi 3) PIRE = 10 log (40) + 54.7 = 16.02 + 54.7 = 70.72dBW Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom 26 RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 27 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le G/T Définition - Le G/T est définit par le rapport entre le gain de l’antenne en réception et la température de bruit du système - Le G/T se calcule de la manière suivante : G/T (dB/K) = Gain antenne dBi – Tsys dB/K - La température de bruit du système est la somme des températures suivantes : - Température antenne (dépend de l’élévation) - Température ramenée LNA ou LNB 28 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Le G/T Travaux pratiques 1) Quelle est le G/T de la station de réception suivante? Gain de l’antenne en réception = 53.4dBi (cas d’une antenne 4m80 à 11,7GHz) Température de bruit de l’antenne à 20° d’élévation = 52°K Température de bruit du LNB = 50°K Réponse : Tsys = 52 + 50 = 102°K G/T = 53,4 - 10 log (102) = 53,4 – 20.09 = 33.31dB/K 29 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> SOMMAIRE La puissance Le spectre de fréquence La bande passante La polarisation Le décibel La PIRE Le G/T Synthèse des unités couramment utilisées 30 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom RAPPEL RF DE BASE >> Synthèse des unités couramment utilisées Unité Acronyme Watts W Décibel dB Décibel Watt dBW Décibel milliwatt dBm Décibel isotrope dBi Décibel densité de flux dBW/m² Hz Hertz Densité de puissance dBW/Hz ou dBm/Hz Température de bruit °K 31 Formation générique | www.metracom.eu Toute reproduction totale ou partielle de ce document est interdite sans l’autorisation expresse de Metracom
