Les antennes Ultra Large Bande (collection Télécom)

Xavier Begaud

Description

La technologie Ultra Large Bande (ULB) a atteint un degré de maturité qui permet de proposer des liens sans fil à haut ou bas débit. Ces liens sont associés ou non à une capacité de localisation dont la précision ultime varie comme l'inverse de la largeur de spectre. Ces fonctionnalités font appel à des formes d'ondes impulsionnelles ou réparties en fréquence, elles sont l'objet de normes internationales facilitant leur mise en œuvre commerciale.
L'ouvrage Les antennes Ultra Large Bande, compare les aspects fréquentiels et temporels permettant de concevoir, qualifier et mesurer des antennes ULB. Comme pour toute chaîne de transmission-réception radio, ces dernières constituent un point de passage obligé des signaux. Les effets des antennes ULB sur les signaux dans les domaines temps ou fréquence sont plus complexes qu'en bande étroite et nécessitent des méthodes d'analyse et des critères de performance appropriés.
Dressant un état de l'art complet, Les antennes Ultra Large Bande s'adresse aussi bien aux étudiants qu'aux ingénieurs et chercheurs. Cette synthèse de travaux français reconnus au niveau international est un des résultats du groupe de travail Ultra Large Bande du GDR Ondes (CNRS).
Chapitre 1. Les applications de l'ultra large bande. Chapitre 2. Les caractéristiques usuelles des antennes. Chapitre 3. Représentation, caractérisation et modélisation des antennes ultra large bande. Chapitre 4. Caractérisation expérimentale d'antennes ultra large bande. Chapitre 5. Technologies des antennes ultra large bande. Chapitre 6. Effets conjoints antennes-canal en ultra large bande. Annexe A. Réciprocité des antennes en modes d'émission et de réception. Annexe B. Méthode de la phase stationnaire. Bibliographie. Index.

Sujets

• Télécommunications

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 12 mai 2010
• Nombre de lectures: 61
• EAN13: 9782746240926
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

Les antennes Ultra Large Bande

Cet ouvrage appartient à la Collection Télécom (précédemment Collection Technique et Scientifique des Télécommunications (CTST)), publiée sous l’égide de l’Institut Télécom, avec le soutien de Orange Labs. Cette collection rend compte des derniers développements dans l’ensemble des domaines des sciences et technologies de l’information et de la communication.

Illustration de couverture réalisée par l’atelier Isatis. © Institut Télécom et LAVOISIER, Paris, 2010 LAVOISIER 11, rue Lavoisier 75008 Paris www.hermes-science.com www.lavoisier.fr ISBN 978-2-7462-2557-2 ISSN 0221-2579 Le Code de la propriété intellectuelle n’autorisant, aux termes de l’article L. 122-5, d’une part, que les "copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective" et, d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle. Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs. Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, May 2010.

Les antennes Ultra Large Bande

sous la direction de Xavier Begaud

Collection Télécom dirigée parPierre-Noël F AVENNEC Comité scientifique de la collection Président: Claude G UÉGUEN Michel A LLOVON –Orange Labs Chantal A MMI –Télécom Ecole de management Annie B LANDIN –Télécom Bretagne Jean-Pierre C OCQUEREZ –UTC, GDR ISIS Frédérique DE F ORNEL –ICB, GDR Ondes Gérard E UDE –Orange Labs Georges F ICHE –APAST Alain H ILLION –Télécom Bretagne René J OLY –Télécom ParisTech Henri M AÎTRE –Télécom ParisTech Chantal M ORLEY –Télécom SudParis Gérard P OGOREL –Télécom ParisTech Gérard P OULAIN –APAST Serge P ROULX –UQAM Montreal Nicolas P UECH –Télécom ParisTech Guy P UJOLLE –UPMC Pierre R OLIN –Télécom SudParis Basel S OLAIMAN –Télécom Bretagne Sami T ABBANE –SupCom Tunis Joe W IART –Orange Labs http://ctst.institut-telecom.fr

Liste des auteurs Xavier B EGAUD Institut Télécom Télécom ParisTech, CNRS Isabelle B UCAILLE THALES Communications France Colombes Jean-Yves D AUVIGNAC LEAT Université de Nice-Sophia Antipolis, CNRS Valbonne Christophe D ELAVEAUD LETI CEA Grenoble Nicolas F ORTINO LEAT Université de Nice-Sophia Antipolis, CNRS Valbonne

Serge H ÉTHUIN THALES Communications France Colombes Georges K OSSIAVAS LEAT Université de Nice-Sophia Antipolis, CNRS Valbonne Christophe R OBLIN Unité Electronique-Informatique ENSTA-ParisTech Alain S IBILLE Unité Electronique-Informatique ENSTA-ParisTech

T ABLE DES MATIÈRES

Avant-propos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Chapitre 1. Les applications de l’ultra large bande17 . . . . . . . . . . . . . . . SergeH ÉTHUIN etIsabelleB UCAILLE 1.1. Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.2. La réglementation ULB : un contexte complexe . . . . . . . . . . . . . . 18 1.2.1. La réglementation ULB aux Etats-Unis . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.2.2. La réglementation ULB en Europe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.2.3. La réglementation ULB au Japon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.2.4. Masques d’émission aux Etats-Unis, en Europe et au Japon. . . . 23 1.3. Les types formels d’ultra large bande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.3.1. L’ultra large bande impulsionnelle (UWB-IR) . . . . . . . . . . . . 24 1.3.2. L’ultra large bande multi-porteuses (UWB-OFDM) . . . . . . . . 29 1.4. Les types non formels d’ultra large bande . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.4.1. L’ultra large bande par saut de fréquence (UWB-FH) . . . . . . . 31 1.4.2. L’ultra large bande par rampe de fréquence (UWB-FM) . . . . . . 34 1.5. Comparaison entre les types d’ultra large bande . . . . . . . . . . . . . . 38 1.6. Les applications typiques de l’uwb-ofdm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.6.1. Applications de raccordement périphériques à un PC. . . . . . . . 39 1.6.2. Applications de haut débit dans des grosses structures avec ossature en fibre optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.6.3. ULB haut débit en environnementindoor44difficile . . . . . . . . . 1.6.4. ULB haut débit combiné avec d’autres technologies . . . . . . . . 45 1.7. Les applications spécialisées de l’UWB-OFDM . . . . . . . . . . . . . . 46

8 Les antennes ultra large bande

1.7.1. Applications de raccordement radio typelast mile46. . . . . . . .  . 1.7.2. Applications de diffusion d’infos et de flux vidéo . . . . . . . . . . 47 1.8. Les applications typiques de l’UWB impusionnel, de l’UWB-FH, de l’UWB-FM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.8.1. La géolocalisation professionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.8.2. La géolocalisation pour les particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.9. Impact sur les antennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Chapitre 2. Les caractéristiques usuelles des antennes . 51. . . . . . . . . . . . XavierB EGAUD 2.1. Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.1.1. Qu’est-ce qu’une antenne, comment la définir ? . . . . . . . . . . . 54 2.1.2. D’où provient le rayonnement d’une antenne ? . . . . . . . . . . . 55 2.2. Comment définir les grandeurs permettant de caractériser une antenne ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.2.1. Onde plane et polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.3. Les champs rayonnés et la puissance rayonnée . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.3.1. Les champs rayonnés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.3.2. La puissance rayonnée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.3.3. Le diagramme de rayonnement, le centre de phase . . . . . . . . . 60 2.3.4. La directivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.3.5. Adaptation et résistance de rayonnement . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.4. Gain, efficacité et ouverture effective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.4.1. Gain et efficacité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.4.2. Antenne de réception, ouverture effective . . . . . . . . . . . . . . 67 2.5. Bilan de liaison, fonction de transfert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 2.6. Schémas équivalent des antennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.7. Largeur de bande ou bande passante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2.8. Exemple de caractérisation : l’antenne triangulaire à sonde en F . . . . 71 2.8.1. Description de la structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 2.8.2. Adaptation de l’antenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 2.8.3. Rayonnement de l’antenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 2.8.4. Optimisation de l’antenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75