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
II
LES MODULATIONS
III
LES TRANSMISSIONS PAR LIGNES
IV
LES TRANSMISSIONS SANS LIGNES
V
GAMMES DE FREQUENCES UTILISEES POUR LES
TELECOMMUNICATIONS
1
2
5
11
I
II
III
IV
17
22
24
25
15
ANNEXE
CHAPITRE II
MULTIPLEXAGE EN FREQUENCE OU. ANALOGIQUE
MULTIPLEXAGE DANS LE TEMPS OU NUMERIQUE
COMPARAISON DES TRANSMISSIONS NUMERIQUE ET ANALOGIQUE
CONCLUSION
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
PROPAGATION DES O.E.M. EN ESPACE LIBRE DIELECTRIQUE
PROPRIÉTES DES O.E.M. SE PROPAGEANT EN ESPACE LIBRE DIELECTRIQUE
PUISSANCE TRANSPORTEE PAR UNE O.E.M. PLANE
31
IV
V
VI
CHAPITRE III PROPAGATION DES ONDES HERTZIENNES
Ι
II
III
IV
VI
VII
CHAPITRE IV
CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DU SOL ET DE LA BASSE ATMOSPHERE
LA REFRACTION ATMOSPHERIQUE
REFRACTIONS ET REFLEXIONS ANORMALES
ABSORPTION ET DIFFUSION PAR L'EAU ET LES GAZ DE L'ATMOSPHERE
LA REFLEXION SUR LE SOL
LA DIFFRACTION PAR LE SOL REGLES DE DEGAGEMENT
INFLUENCE DE L IONOSPHERE
ETUDE DES LIAISONS EN ESPACE LIBRE
l
DEFINITIONS DU GAIN ET DE LA SURFACE
33
34
36
39
39
41
44
47
47
49
52
53
l
II
III
IV
CHAPITRE V
DEFINITIONS DU GAIN ET DE LA SURFACE
EQUIVALENTE D'UNE ANTENNE
{- EQUATION DES TELECOMMUNICATIONS POUR UNE LIAISON SANS
RELAIS PASSIF
EQUATION DES TELECOMMUNICATIONS POUR UNE LIAISON AVEC
RELAIS PASSIF
EXEMPLE D'APPLICATION
53
54
58
59
QUALITE DES LIAISONS
63
l
II
III
IV
V
VI
VII
63
64
67
69
70
70
72
DEFINITION DE LA QUALITE D'UN SIGNAL ANALOGIQUE
QUALITE D'UNE LIAISON ANALOGIQUE EN TELEPHONIE
QUALITE D'UNE LIAISON ANALOGIQUE DE TELEVISION
DEFINITION DE LA QUALITE D'UN SIGNAL NUMERIQUE TAUX D'ERREUR
DEFINITION DE LA QUALITE D'UNE LIAISON NUMERIQUE
METHODE DE CALCUL DE liA QUALITE D'UNE LIAISON NUMERIQUE.
LONGUEUR OPTIMALE D'UN BOND SUR UNE LIAISON EN PLUSIEURS BONDS
ANNEXE
,
RAPPORT.SIGNAL SUR BRUIT D'UNE LIAISON
l
BRUIT CAPTE PAR L'ANTENNE.
II
BRUIT A L'ENTREE DU RECEPTEUR
III
BRUIT A LA SORTIE DU RECEPTEUR
IV
RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT APRES DEMODULATION
74
74
75
75
76
CHAPITRE VI
ANTENNES POUR STATIONS TERRESTRkS
77
PARABOLOIDES
I
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
II
OUVERTURE EQUIVALENTE AU PARABOLOIDE
III
CHAMP RAYONNE PAR UNE OUVERTURE CIRCULAIRE EQUIPHASE
IV
CARACTERISTIQUES DE RAYONNEMENT DU PARABOLOIDE
V
PARABOLOIDE EN RECEPTION.
VI
ANTENNES PERISCOPIQUES POUR FAISCEAUX HERTZIENS
LES ANTENNES CASSEGRAIN
l
AVANTAGES DE L'ANTENNE CASSEGRAIN SUR LE PARABOLOIDE
II
GEOMETRIE - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
III
AMPLITUDE. DU CHAMP SUR L'OUVERTURE DU PARABOLOIDE EQUIVALENT
IV
DIAGRAMME DE RAYONNEMENT DE L'ANTENNE CASSEGRAIN
V
ANTENNE MULTIBANDES POUR FAISCEAU HERTZIEN
77
77
78
80
81
85
86
89
89
90
91
93
95
A
B
CHAPITRE VII ANTENNES POUR SATELLITES DE TELECOMMUNICATIONS
INTRODUCTION
A
PARABOLOIDESOFFSET
l
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
II
CALCUL DU CHAMP RAYONNE
III
POLARISATION CROISEE
IV
ANTENNES MULTIFAISCEAUX
B
99
102
102
103
105
108
V
LES ANTENNES CASSEGRAIN OFF-SET
LENTILLES ELECTROMAGNETIQUES
112
113
l
II
III
IV
V
113
115
117
118
120
FONCTION D'UNE LENTILLE EN MICRO ONDES
LENTILLES A FACE DE SORTIE PLANE
LENTILLES A FACE D'ENTREE SPHERIQUE
ZONAGE D'UNE LENTILLE
CALCUL DU DIAGRAMME DE RAYONNEMENT D'UNE LENTILL
CHAPITRE VIII PROPAGATION SUR UNE LIGNE EN HAUTE FREQUENCE.
l
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
CHAPITRE IX
99
MODELISATION DE LA LIGNE.
EQUATION DE PROPAGATION
ETUDE DES SOLUTIONS DE L'EQUATION DE PROPAGATION
EXPRESSIONS DE LA TENSION. DU COURANT ET DE L'IMPEDANCE
CAS PARTICULIER: LIGNE TERMINEE PAR ZR = ZC
ONDES PROGRESSIVES
CAS PARTICULIER: LIGNE FERMEE SUR ZR = 0 et sur ZR = ¥
CAS PARTICULIER: LIGNE QUART D'ONDE -LIGNE DEMI-ONDE
LA VITESSE DE GROUPE
123
123
125
127
128
129
131
132
133
ETUDE DE LA REFLEXION AL 'EXTREMITE D'UNE UGNE
137
l
II
III
IV
V
VI
137
138
139
144
147
149
CHANGEMENT DE NOTATIONS ETD'HYPOTHESES
COEFFICIENT DE REFLEXION
CAS PARTICULIER OU IGRI = 1-REGIME D'ONDES STATIONNAlRES
CAS GENERAL DES LIGNES A COEFFICIENT DE REFLEXION QUELCONQUE
MESURES DE TENSIONS SUR UNE LIGNE
MESURE DE L'IMPEDANCE DE CHARGE D'UNE LIGNE
CHAPITRE X
DIAGRAMME DE SMITH
l
INTERET
II
PRINCIPE
III
PROPRIETES
IV
DETERMINATION DE L'IMPEDANCE DE CHARGE D'UNE LIGNE
151
151
151
154
157
CHAPITRE XI
PROBLEME DE L'ADAPTATION
161
l
II
161
161
POSITION DU PROBLEME
CONDITIONS D'ADAPTATION
II
III
IV
V
VI
CONDITIONS D'ADAPTATION
ADAPTATION PAR LIGNE QUART-D'ONDE
ADAPTATION AL' AIDE D'UN STUB
ADAPTATION A L'AIDE DE DEUX STUBS
UTILISATION DU DIAGRAMME DE SMITH
CHAPITRE XII LIGNES A VEC PERTES
l
II
III
IV
V
VI
ETUDE DE LA CONSTANTE DE PROPAGATION ET DE L'IMPEDANCE
CARACTERISTIQUE
IMPORTANCE DE LA CONDITION D'HEAVISIÙE MOYENS DE LA REALISER
EXPRESSIONS DE LA TENSION, DU COURANT ET DE L'IMPEDANCE
ETUDE DES VARIATIONS DE LA TENSION ET DU COURANT
VARIATIONS DE L'IMPEDANCE ET DU COEFFICIENTDE REFLEXION
PUISSANCE TRANSPORTEE PAR UNE LIGNE
161
164
165
167
168
173
173
174
176
177
179
181
CHAPITRE XIII LIGNES COUPLEES
Jacques GRAFFEUIL
l
INTRODUCTION
II
EQUATIONS DE DEUX LIGNES COUPLEES
III
ETUDE DE LA PROPAGATION SUR DEUX LIGNES COUPLEES
IV
LA DIAPHONIE
V
LE COUPLAGE DIRECTIONNEL
ANNEXE
MISE EN SERIE D'UNE IMPEDANCE SUR LIGNE MICRO ? UBAN
185
CHAPITRE XIV LIGNES EN REGIME IMPULSIONNEL
201
l
II
III
INTRODUCTION
ETUDE EN REGIME D'IMPULSION DE TENSION
ETUDE EN REGIME D'ECHELON DE TENSION
CHAPITRE XV LIGNES BIFILAIRES ET COAXIALES
l
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
CONSTANTES PRIMAIRES
CONStANTES SECONDAIRES DE LA LIGNE COAxIALE
DIMENSION OPTIMALE D'UNE LIGNE COAXIALE.
PUISSANCE TRANSPORTABLE PAR UNE LIGNE COAXIALE
CONSTANTES SECONDAIRES DE LA LIGNE BIFlLAlRE
CONSTANTES SECONDAIRES DES LIGNES UTILISEES EN BASSE FREQUENCE
EXEMPLES DE LIGNES UTILISEES EN TELECOMMUNICATIONS...
ABAQUE D'IMPEDANCES CARACTERISTIQUES
CHAPITRE XVI LIGNES A BANDES ET A FENTES
l
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
BIBLIOGRAPHIE.
TOP
INTERET DES LIGNES A BANDES
LES DIFFERENTS TYPES DE LIGNES A BANDES
METHODE D'ETUDE DES MICROBANDES
IMPEDANCE CARACTERISTIQUE
DIMENSIONS D'UNE LIGNE MICROBANDE
LONGUEUR D'ONDE ET VITESSE DE PROPAGATION CONSTANTE DE PHASE
AFFAIBLISSEMENT D'UNE LIGNE MICROBANDE
LES LIGNES A FENTES
185
185
188
191
197
202
207
207
213
221
221
223
224
225
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229
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233
233
233
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236
238
240
240
243
247