HYPSOGRAMME
     D'UNE LIAISON TERRE-SATELLITE:
 
 

I. INTRODUCTION:

        Le but de ce programme est de calculer les caractérisques d'une liaison de type Intelsat V, dans la bande de 6/4 GHz .(Calculs de niveaux pour un des 20 répéteurs satellites dont la largeur de bande est de 36 MHz).
                   La station terrienne choisie aura une antenne à gain élevée(de l'ordre de 60 dB) de façon à augmenter la puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) à l'émission et la puissance récoltée à la réception.
                   De plus sa directivité sera très précise(extrême finesse du lobe principal du faisceau : 0.1°).
 

II. STATION TERRIENNE:

                   L'antenne doit être pointée vers le satellite en permanence et avec une précision d'autant plus grande qu'elle est plus directive (ordre de grandeur : quelques minutes d'arc), ceci en dépit de sa masse considérable (plusieurs centaines de tonnes) et même en présence d'un vent violent.Un servo-mécanisme de poursuite automatique est asservi aux balises émises par le satellite.
                   D'autre part, les intempéries (pluie, neige, givre) perturbent les performances de l'antenne et en augmentant le bruit. Le radome préconisé au début s'est avéré néfaste. On préfère dégivrer l'antenne, si nécessaire, par chauffage électrique.
                   Les antennes terriennes les plus courantes sont de type "Cassegrain" (par analogie au télescope à double miroir de même nom). Le grand réflecteur parabolique est irradié indirectement par l'intermédiaire d'un réflecteur secondaire hyperbolique, confocal au premier (voir la figure ci-dessus).
                   Les problèmes mécaniques posés par la mobilité de l'antenne en azimut et en élévation ont donné lieu à différentes solutons quant à la construction de l'ensemble. On peut aussi éviter de déplacer le grand réflecteur en l'alimentant à partir d'un émetteur fixe par l'intermédiaire d'un réflecteur secondaire mobile.
 
 
 

III. SATELLITE:

     Les satellites dits géostationnaires sont à une hauteur de 35786 km de la Terre en parfait synchronisme avec la Terre. Ils ont une orbite circulaire et équatoriale(sinon le mouvement apparent du satellite décrirait un "huit" autour de sa position moyenne sur l'équateur).
                   Ils présentent les avantages suivants :
                                                                 - désserte d'environ un tiers de la surface terrestre;
                                                                 - simplification de la poursuite du satellite par les antennes terriennes;
                                                                 - éclipses par le cône d'ombre de la terre moins fréquentes et plus courtes (chocs thermiques et absence d'alimentation solaire);
                                                                 - évitent la ceinture de Van Allen (altitude : 10000 à 14000 km) où la densité de radiation est forte;
                                                                - pas d'effet Doppler, ni de variations sensibles du temps de propagation.

                  En revanche, leurs inconvénients sont liés à leur altitude élevée :
                                                                 - affaiblissement en espace libre très important;
                                                                 - temps de propagation de 240 à 275 ms pour un trajet de Terre-Satellite-Terre, à la limite des valeurs psychologiquement tolérables en téléphonie; des suppressions d'échos sont nécessaires;
                                                                 - nécessité d'une correction de position orbitale précise et permanente pour conserver l'orbite géostationnaire (télécommande de fusées à bord du satellite);
                                                                 - difficultés supplémentaires au lancement;
                                                                 - éblouissement des stations terriennes lorsque le satellite passe devant le soleil aux équinoxes.

                  En dépit de ces inconvénients, la plupart des satellites de télécommunications sont géostationnaires, sauf ceux destinés à la desserte des régions polaires ou lorsqu'une couverture mondiale est souhaitée.    (voir figure ci-dessus).
 
 
 
 

IV. STRUCTURE D'UNE LIAISON:
 

                  La structure d'une liaison par satellite est semblable à celle d'un faisceau hertzien terrestre à deux bonds, le satellite jouant le rôle de station-relais.

                  L'information transmise peut être analogique ou numérique, ce qui conduit à différents types de modulation des porteuses:
                                          - transmission analogique : modulation FM avec préaccentuation, comme dans les faisceaux hertziens terrestres;
                                          - transmission numérique : modulation DPSK, MSK et nombreuses variantes, procédés de codage très élaborés.

                  La plupart des satellites actuels utilisent la bande de 6/4 GHz, allouée par le CCIR, à savoir:
                                                                - fpm = 5,925...6,425 GHz pour le trajet montant (Terre-Satellite)
                                                                - fpd = 3,700...4,200 GHz pour le trajet descendant (Satellite-Terre)

                  L'attribution de deux bandes de fréquences nettement séparées pour les deux trajets facilite la séparation entre les signaux émis et reçus sur la même antenne terrienne à des niveaux extrêmements différents. Cette solution exige une transposition de fréquence de -2,225 GHz à bord du satellite, mais permet d'autre part un type unique de station terrienne.
 
 

V. EXEMPLE D'UN HYPSOGRAMME:
 

            Nous emploirons deux formules fondamentales du faisceau hertzien pour le calcul des niveaux de puissance dans la liaison: - celle de l'affaiblissement en espace libre et celle du gain d'une antenne.

                La formule de l'affaiblissement en espace libre est la suivante: A= 20 log 4*Pi*l/lambda
                La formule du calcul de gain d'une antenne est: g= 10log r*(Pi*d/lambda)

                En résumé, nous aurons à effectuer 3 calculs différents dont la somme nous donnera le niveau de puissance en fin de liaison.
 

    Niveau de puissance sens montant:  puissance sortie station terrienne 1 + gain antenne stater +
    affaiblissement espace libre
    Niveau de puissance sortie satellite: gain antenne réception satellite + gain répéteur + gain antenne
    émission satellite
    Niveau de puissance sens descendant: affaiblissement espace libre + gain antenne réception station
    terrienne 2 + gain amplificateur

           La somme de ces trois niveaux pour un niveau donné de départ nous fera apprécier le calcul judicieux du choix des antennes, de la puissance rayonnée au départ, de la gamme de fréquence et ce malgré le fait que nous introduirons les trois variables: fréquence, diamètre antenne stater1, diamètre stater2.
 
 
 

VI. VUE DU PROGRAMME:
 

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VII. ANNEXE BIBLIOGRAPHIQUE:

            Nous nous sommes référés principalement à l'ouvrage suivant:

            P-G FONTOLLIET Systèmes de télécommunications Bases de transmission
            Editions Dunod
              Et naturellement au cours de Monsieur Jean -Pierre NADAI.