La transmission par satellite

Système de télécommunications par satellite

Un réseau de télécommunication par satellite se compose d’un satellite et d’un ensemble de stations terriennes. De nos jours, il se présente des configurations avec plusieurs satellites reliés entre eux par des liaisons inter-satellites. On a même proposé le concept de grappe de satellite où plusieurs satellites ayant chacun une fonction particulière sont maintenues à une distance constante les uns des autres.

Le satellite

Le satellite est la partie centrale du réseau. Au début, des années 60, les satellites n’étaient qu’un objet purement passif. Il avait pour rôle de réfléchir l’énergie reçue. Le satellite est maintenant toujours de types actifs : il se comporte comme un véritable relais dans le ciel. Il est constitué d’un véhicule sur lequel sont installés les équipements de télécommunications et les antennes tels que : l’alimentation en énergie, le contrôle d’altitude, le contrôle d’orbite, le contrôle thermique des équipements, la télécommande et la télémesure. Dans le satellite, les répéteurs sont essentiels ; ce sont des équipements de télécommunication assurant les mêmes fonctions qu’un relais, c’est à dire, ils reçoivent les émissions provenant de la Terre et les retransmettent vers la Terre après amplification et transposition en fréquence. Un satellite comporte donc plusieurs répéteurs et par conséquent la largeur de bande qui est assignée pour le trajet montant est subdivisé par ces répéteurs. Les restes de la bande qui ne sont pas utilisés par les répéteurs sont utiles pour les divers signaux (par exemple la balise qui est un signal permettant de repérer le satellite).

La station terrienne : Organisation générale

La station terrienne constitue le terminal d’émission et de réception d’une liaison de télécommunications par satellite. Compte tenu de l’affaiblissement en espace libre très important subi par les ondes radioélectriques porteuses dans leur trajet entre la station et le satellite (35786km environ), la qualité de fonctionnement des sous-ensembles principaux d’une station terrienne devra être très élevée.

Différents types de services et de systèmes

Dans une transmission par satellite, on distingue trois types de services : le Service Fixe par Satellite, le Service Mobile par Satellite, le Service de Radiodiffusion par Satellite.

Le Service Fixe par Satellite (S.F.S)

Il s’agit de service de radiocommunications entre stations terriennes situées en des points fixes. On peut classer les systèmes S.F.S en trois catégories : les systèmes internationaux (systèmes Intelsat, Interspoutnik,…), les systèmes régionaux et nationaux (systèmes Telecom, Eutelsat,…), les systèmes destinés à fournir des services spécialisés (systèmes Comstar, Telecom ,…) .

Le Service Mobile par Satellite (S.M.S)

Il s’agit de service de radiocommunications entre des stations terriennes mobiles ou entre des stations terriennes mobiles et des stations terriennes fixes (système Inmarsat).

Le Service de Radiodiffusion par Satellite (S.R.S)

On peut recevoir à domicile des émissions de TV/Radio de 3 manières différentes : le réseau câblé (téléréseau), le Faisceau Hertzien (U.H.F, V.H.F), le Faisceau Hertzien ( bandes satellite). Le SRS permet la retransmission des signaux destinés à être reçus directement par le public et les principales applications sont la radiodiffusion sonore et la télévision.

Bandes des fréquences utilisées

Pour éviter un chaos total dans le ciel, une réglementation internationale a été mise en place par l’Union Internationale des Télécommunications (U.I.T) concernant la répartition des fréquences. La nécessité de disposer de grandes largeurs de bande oblige à choisir des fréquences élevées. En général dans la gamme des ondes centimétriques.

– La Bande C est la première bande qui a été utilisée par les satellites commerciaux pour les services SFS, elle est aujourd’hui fortement encombrée. Cette bande est surtout utilisée par les opérateurs pour leurs liaisons intercontinentales.
– La Bande Ku, plus récemment utilisée, donc pas encore encombrée, est surtout utilisée pour les SFS et exclusivement pour les SRS dans les bandes 12/11GHz. Le désavantage de cette bande est qu’elle est très sensible aux orages ; l’eau de pluie absorbe les signaux. Par contre cette bande, est peu sensible aux parasites urbains .
– La Bande Ka permet l’utilisation d’antennes encore plus petites. Cette bande est surtout utilisée par les terminaux mobiles de type GSM.
– La Bande X est réservée aux applications militaires.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : LA TRANSMISSION PAR SATELLITE
I.1. Système de télécommunications par satellite
I.1.1. Le satellite
I.1.2. La station terrienne : Organisation générale
I.1.2.1. Schéma fonctionnel général d’une station terrienne
I.1.2.2. Schéma synoptique et description d’une liaison par satellite
I.1.2.2.1. Schéma synoptique
I.1.2.2.2. Description du fonctionnement
I.1.3. Différents types de services et de systèmes
I.1.3.1. Le Service Fixe par Satellite (S.F.S)
I.1.3.2. Le Service Mobile par Satellite (S.M.S)
I.1.3.3. Le Service de Radiodiffusion par Satellite (S.R.S)
I.1.4. Bandes des fréquences utilisées
I.1.5. Mode d’accès au satellite
I.1.5.1. Définition de l’Accès Multiple
I.1.5.2. Accès Multiple par Répartition en Fréquence (A.M.R.F)
I.1.5.3. Accès Multiple par Répartition dans le Temps (A.M.R.T)
I.1.5.4. Accès Multiple par Répartition de Code (A.M.R.C)
I.1.6. Différentes zones relatives à la transmission par satellite
I.1.6.1. Zone de visibilité
I.1.6.2. Zone de couverture
I.1.6.3. Zone à servir
I.2. Généralités sur les antennes
I.2.1. Diagramme de rayonnement d’une antenne
I.2.1.1. Définition
I.2.1.2. Représentation
I.2.2. Polarisation d’une antenne
I.2.2.1. Définition
I.2.2.2. Polarisation elliptique
I.2.3.3. Découplage de polarisation
I.2.3.4. Rapport de discrimination
I.2.3. Directivité d’une antenne
I.2.4. Gain d’une antenne
I.2.4.1. La source isotrope
I.2.4.2. Définition du gain d’une antenne
I.2.4.3. Expression du gain d’une antenne
I.2.5. Aire équivalente d’une antenne
I.2.5.1. Expression de l’aire équivalente
I.2.5.2. Relation entre la directivité et l’aire équivalente
I.2.6. Température de bruit d’une antenne
I.3. Principe du bilan de liaison dans une transmission par satellite
I.3.1. Position du problème
I.3.2. Bilan en porteuse unique
I.3.2.1. Bilan Terre-Satellite
I.3.2.2. Bilan Satellite-Terre
I.3.2.3. Bilan global
I.3.3. Exemple de calcul du bilan de liaison
I.4. Orbite du satellite géostationnaire
I.4.1. Satellite en orbite maintenue et Nécessité de poursuite
I.4.2. Satellite géostationnaire en orbite inclinée – Nécessité de poursuite
CHAPITREII : ETUDES DES SYSTEMES DE POURSUITE D’UN SATELLITE / POURSUITE ELECTRONIQUE
II.1. Système de poursuite
II.1.1. Système de coordonnées pour la poursuite
II.1.1.1. Système Azimut/Elévation
II.1.1.2. Système Min/Max
II.1.1.3. Exemple de relation entre le repère de poursuite : Azimut/Elévation et Min/Max
II.1.2. Les systèmes de poursuite habituels et leurs caractéristiques
II.1.2.1. Les systèmes de poursuite habituels
II.1.2.1.1. La poursuite’ par pas’
II.1.2.1.2. Le système ‘monopulse’
II.1.2.1.3. Le système de poursuite par’ balayage conique’
II.1.2.2. Performances d’un système de poursuite
II.1.2.2.1. Erreurs dues au système de mesure du dépointage
II.1.2.2.2. Erreurs dues au système d’asservissement
II.1.2.2.3. Erreurs provenant du système d’entraînement
II.1.3. Technique de mesure d’erreur de pointage
II.2. Antennes à grandes dimensions et leurs caractéristiques
II.2.1. Antennes à réflecteur (Parabolique)
II.2.2. Antennes à lentille
II.2.3. Antennes-réseaux
Ainsi, abordons maintenant l’étude de la performance d’un système de poursuite électronique
II.3. Système de poursuite électronique
II.3.1. Détection de la direction du satellite
II.3.2.Détection du dépointage par la déviation du faisceau
II.3.3. Synthèse des diagrammes de rayonnement pour la déviation du faisceau
II.3.4. Analyse des performances de la poursuite électronique
II.3.5. Erreur de poursuite due au bruit thermique dans la poursuite électronique
CHAPITRE III : SIMULATION DES PARAMETRES LIES A LA TRANSMISSION PAR SATELLITE/SYSTEME DE POURSUITE ELECTRONIQUE (SOUS MATLAB 5.3)
III.1. Le Logiciel Matlab
III.1.1. Généralités
III.1.2. Les fonctions de Matlab
III.1.3. Comment utiliser ces fonctions ?
III.1.4. Création d’interface Homme-machine sous Matlab
III.2. Simulation des paramètres liés à la Transmission par satellite/Système de poursuite électronique
III.2.1. Pointage d’antenne utilisée dans une transmission par satellite
III.2.1.1. But
III.2.1.2. Amélioration
III.2.1.3. Programme permettant de faire le pointage
III.2.1.4. Présentation du Logiciel
III.2.1.5. Mode d’utilisation
III.2.2. Hypsogramme d’une liaison par satellite
III.2.2.1. But
III.2.2.2. Programmation de l’Hypsogramme
III.2.2.3. Présentation du simulateur d’Hypsogramme
III.2.2.4. Comment l’utiliser ?
III.2.2.5. Exemple d’application
III.2.3. Evaluation de l’erreur de pointage due au bruit thermique dans un système de poursuite électronique
III.2.3.1. Objectif
III.2.3.2. Programme relatif à l’évaluation de cette erreur de pointage
III.2.3.3. Mode d’utilisation et application
CONCLUSION