table des matieres

TRANSMISSION EN ESPACE
LIBRE ET SUR LES LIGNES
PAUL F. COMBES
RESUME
En télécommunications, la transmission, des ondes qui transportent l'information s'effectue soit en
espace libre (faisceaux hertziens, liaisons par satellites) soit sur une ligne (lignes bifilaires ou
coaxiales, guides métalliques, fibres optiques. Après, un chapitre donnant une vue générale des
télécommunications, le présent ouvrage traite des deux systèmes de transmission.
La transmission en espace libre fait l'objet, dans cette seconde édition, d'une présentation. Revue et
augmentée. La propagation des ondes est envisagée au point de vue de leurs propriétés
caractéristiques en milieu diélectrique et pour l'application au cas réel des transmissions hertziennes
dans l'espace terrestre ou par satellite. Les chapitres sur le bilan et la qualité des liaisons exposent
non seulement le calcul du signal utile mais aussi du rapport signal sur bruit. Enfin sont présentées
les antennes les plus performantes pour les télécommunications terrestres et spatiales: paraboloïdes
centrés, réflecteurs
off-set multifaisceaux, antennes CASSEGRAIN et multibandes, lentilles électromagnétiques.
La seconde partie de l'ouvrage analyse la transmission sur les lignes: la propagation et la, réflexion
en haute fréquence le diagramme de SMTIH, le
problème de l'adaptation ainsi que les cas des lignes avec pertes, des lignes couplées et des lignes en régime impulsionnel. Les phénomènes expliqués et
caractérisés sont valables aussi bien pour Ies lignes TEM (bifilaires, coaxiales, microbandes ) auxquelles sont consacrés deux chapitres, que pour les
guides d'ondes (traités dans « Ondes métriques et centimétriques» du même auteur, dans la même collection.
« Transmission en espace libre et sur les lignes» s'adresse à un large public tant en formation initiale (IUT, licences et maîtrises EEA, de
télécommunications, de physique; écoles d'ingénieurs) qu'en formation continue pour les ingénieurs et cadres techniques des télécommunications.
TABLE DES MATIERES
CHAPITRE I VUE GENERALE DES TELECOMMUNICATIONS 1
l INTRODUCTION 1
II LES MODULATIONS 2
III LES TRANSMISSIONS PAR LIGNES 5
IV LES TRANSMISSIONS SANS LIGNES 11
V GAMMES DE FREQUENCES UTILISEES POUR LES
TELECOMMUNICATIONS 15
ANNEXE
I MULTIPLEXAGE EN FREQUENCE OU. ANALOGIQUE 17
II MULTIPLEXAGE DANS LE TEMPS OU NUMERIQUE 22
III COMPARAISON DES TRANSMISSIONS NUMERIQUE ET ANALOGIQUE 24
IV CONCLUSION 25
CHAPITRE II PROPAGATION DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES
EN ESPACE LIBRE DIELECTRIQUE 27
I CONCEPTS FONDAMENTAUXh 27
II LES EQUATIONS DE MAXWELL 30
III RELATION DE MAXWELL - AMPERE DANS LES MILIEUX DISSIPATIFS
COURANTS DE CONDUCTION COURANTS DE DEPLACEMENT
31
IV PROPAGATION DES O.E.M. EN ESPACE LIBRE DIELECTRIQUE 33
V PROPRIÉTES DES O.E.M. SE PROPAGEANT EN ESPACE LIBRE DIELECTRIQUE 34
VI PUISSANCE TRANSPORTEE PAR UNE O.E.M. PLANE 36
CHAPITRE III PROPAGATION DES ONDES HERTZIENNES 39
Ι CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DU SOL ET DE LA BASSE ATMOSPHERE 39
II LA REFRACTION ATMOSPHERIQUE 41
III REFRACTIONS ET REFLEXIONS ANORMALES 44
IV ABSORPTION ET DIFFUSION PAR L'EAU ET LES GAZ DE L'ATMOSPHERE 47
LA REFLEXION SUR LE SOL 47
VI LA DIFFRACTION PAR LE SOL REGLES DE DEGAGEMENT 49
VII INFLUENCE DE L IONOSPHERE 52
CHAPITRE IV ETUDE DES LIAISONS EN ESPACE LIBRE 53
l DEFINITIONS DU GAIN ET DE LA SURFACE

l DEFINITIONS DU GAIN ET DE LA SURFACE
EQUIVALENTE D'UNE ANTENNE 53
II {- EQUATION DES TELECOMMUNICATIONS POUR UNE LIAISON SANS
RELAIS PASSIF 54
III EQUATION DES TELECOMMUNICATIONS POUR UNE LIAISON AVEC
RELAIS PASSIF 58
IV EXEMPLE D'APPLICATION 59
CHAPITRE V QUALITE DES LIAISONS 63
l DEFINITION DE LA QUALITE D'UN SIGNAL ANALOGIQUE 63
II QUALITE D'UNE LIAISON ANALOGIQUE EN TELEPHONIE 64
III QUALITE D'UNE LIAISON ANALOGIQUE DE TELEVISION 67
IV DEFINITION DE LA QUALITE D'UN SIGNAL NUMERIQUE TAUX D'ERREUR 69
V DEFINITION DE LA QUALITE D'UNE LIAISON NUMERIQUE 70
VI METHODE DE CALCUL DE liA QUALITE D'UNE LIAISON NUMERIQUE. 70
VII LONGUEUR OPTIMALE D'UN BOND SUR UNE LIAISON EN PLUSIEURS BONDS 72
ANNEXE RAPPORT.SIGNAL SUR BRUIT D'UNE LIAISON 74
, l BRUIT CAPTE PAR L'ANTENNE. 74
II BRUIT A L'ENTREE DU RECEPTEUR 75
III BRUIT A LA SORTIE DU RECEPTEUR 75
IV RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT APRES DEMODULATION 76
CHAPITRE VI ANTENNES POUR STATIONS TERRESTRkS 77
A PARABOLOIDES 77
I PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 77
II OUVERTURE EQUIVALENTE AU PARABOLOIDE 78
III CHAMP RAYONNE PAR UNE OUVERTURE CIRCULAIRE EQUIPHASE 80
IV CARACTERISTIQUES DE RAYONNEMENT DU PARABOLOIDE 81
V PARABOLOIDE EN RECEPTION. 85
VI ANTENNES PERISCOPIQUES POUR FAISCEAUX HERTZIENS 86
B LES ANTENNES CASSEGRAIN 89
l AVANTAGES DE L'ANTENNE CASSEGRAIN SUR LE PARABOLOIDE 89
II GEOMETRIE - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 90
III AMPLITUDE. DU CHAMP SUR L'OUVERTURE DU PARABOLOIDE EQUIVALENT 91
IV DIAGRAMME DE RAYONNEMENT DE L'ANTENNE CASSEGRAIN 93
V ANTENNE MULTIBANDES POUR FAISCEAU HERTZIEN 95
CHAPITRE VII ANTENNES POUR SATELLITES DE TELECOMMUNICATIONS 99
INTRODUCTION 99
A PARABOLOIDESOFFSET 102
l PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 102
II CALCUL DU CHAMP RAYONNE 103
III POLARISATION CROISEE 105
IV ANTENNES MULTIFAISCEAUX 108
V LES ANTENNES CASSEGRAIN OFF-SET 112
B LENTILLES ELECTROMAGNETIQUES 113
l FONCTION D'UNE LENTILLE EN MICRO ONDES 113
II LENTILLES A FACE DE SORTIE PLANE 115
III LENTILLES A FACE D'ENTREE SPHERIQUE 117
IV ZONAGE D'UNE LENTILLE 118
V CALCUL DU DIAGRAMME DE RAYONNEMENT D'UNE LENTILL 120
CHAPITRE VIII PROPAGATION SUR UNE LIGNE EN HAUTE FREQUENCE. 123
l MODELISATION DE LA LIGNE. 123
II EQUATION DE PROPAGATION 125
III ETUDE DES SOLUTIONS DE L'EQUATION DE PROPAGATION 127
IV EXPRESSIONS DE LA TENSION. DU COURANT ET DE L'IMPEDANCE 128
V CAS PARTICULIER: LIGNE TERMINEE PAR ZR = ZC
ONDES PROGRESSIVES 129
VI CAS PARTICULIER: LIGNE FERMEE SUR ZR = 0 et sur ZR = ¥ 131
VII CAS PARTICULIER: LIGNE QUART D'ONDE -LIGNE DEMI-ONDE 132
VIII LA VITESSE DE GROUPE 133
CHAPITRE IX ETUDE DE LA REFLEXION AL 'EXTREMITE D'UNE UGNE 137
l CHANGEMENT DE NOTATIONS ETD'HYPOTHESES 137
II COEFFICIENT DE REFLEXION 138
III CAS PARTICULIER OU IGRI = 1-REGIME D'ONDES STATIONNAlRES 139
IV CAS GENERAL DES LIGNES A COEFFICIENT DE REFLEXION QUELCONQUE 144
V MESURES DE TENSIONS SUR UNE LIGNE 147
VI MESURE DE L'IMPEDANCE DE CHARGE D'UNE LIGNE 149
CHAPITRE X DIAGRAMME DE SMITH 151
l INTERET 151
II PRINCIPE 151
III PROPRIETES 154
IV DETERMINATION DE L'IMPEDANCE DE CHARGE D'UNE LIGNE 157
CHAPITRE XI PROBLEME DE L'ADAPTATION 161
l POSITION DU PROBLEME 161
II CONDITIONS D'ADAPTATION 161

II CONDITIONS D'ADAPTATION 161
III ADAPTATION PAR LIGNE QUART-D'ONDE 164
IV ADAPTATION AL' AIDE D'UN STUB 165
V ADAPTATION A L'AIDE DE DEUX STUBS 167
VI UTILISATION DU DIAGRAMME DE SMITH 168
CHAPITRE XII LIGNES A VEC PERTES 173
l ETUDE DE LA CONSTANTE DE PROPAGATION ET DE L'IMPEDANCE
CARACTERISTIQUE 173
II IMPORTANCE DE LA CONDITION D'HEAVISIÙE MOYENS DE LA REALISER 174
III EXPRESSIONS DE LA TENSION, DU COURANT ET DE L'IMPEDANCE 176
IV ETUDE DES VARIATIONS DE LA TENSION ET DU COURANT 177
V VARIATIONS DE L'IMPEDANCE ET DU COEFFICIENTDE REFLEXION 179
VI PUISSANCE TRANSPORTEE PAR UNE LIGNE 181
CHAPITRE XIII LIGNES COUPLEES 185
Jacques GRAFFEUIL
l INTRODUCTION 185
II EQUATIONS DE DEUX LIGNES COUPLEES 185
III ETUDE DE LA PROPAGATION SUR DEUX LIGNES COUPLEES 188
IV LA DIAPHONIE 191
V LE COUPLAGE DIRECTIONNEL 197
ANNEXE MISE EN SERIE D'UNE IMPEDANCE SUR LIGNE MICRO ? UBAN 202
CHAPITRE XIV LIGNES EN REGIME IMPULSIONNEL 201
l INTRODUCTION 207
II ETUDE EN REGIME D'IMPULSION DE TENSION 207
III ETUDE EN REGIME D'ECHELON DE TENSION 213
CHAPITRE XV LIGNES BIFILAIRES ET COAXIALES 221
l CONSTANTES PRIMAIRES 221
II CONStANTES SECONDAIRES DE LA LIGNE COAxIALE 223
III DIMENSION OPTIMALE D'UNE LIGNE COAXIALE. 224
IV PUISSANCE TRANSPORTABLE PAR UNE LIGNE COAXIALE 225
V CONSTANTES SECONDAIRES DE LA LIGNE BIFlLAlRE 226
VI CONSTANTES SECONDAIRES DES LIGNES UTILISEES EN BASSE FREQUENCE 228
VII EXEMPLES DE LIGNES UTILISEES EN TELECOMMUNICATIONS... 229
VIII ABAQUE D'IMPEDANCES CARACTERISTIQUES 231
CHAPITRE XVI LIGNES A BANDES ET A FENTES 233
l INTERET DES LIGNES A BANDES 233
II LES DIFFERENTS TYPES DE LIGNES A BANDES 233
III METHODE D'ETUDE DES MICROBANDES 234
IV IMPEDANCE CARACTERISTIQUE 236
V DIMENSIONS D'UNE LIGNE MICROBANDE 238
VI LONGUEUR D'ONDE ET VITESSE DE PROPAGATION CONSTANTE DE PHASE 240
VII AFFAIBLISSEMENT D'UNE LIGNE MICROBANDE 240
VIII LES LIGNES A FENTES 243
BIBLIOGRAPHIE. 247
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