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Émetteur de télémesure


Émetteur FM

Un émetteur transforme un signal en une variation de signal HF.
Il utilise pour cela un VCO HF (même principe que la modulation IRIG).
Puis il amplifie ce signal pour l’envoyer sur une antenne.

Influence de l’amplitude de la modulation

  • Faible amplitude de la modulation BF (0.1Vcàc)
    • Faible déviation de la fréquence porteuse HF (NFM)
    • Grande portée, 10kbps max —> utilisé en Ballon
  • Grande amplitude de la modulation BF (1.0Vcàc)
    • Grand étalement du spectre HF (WFM)
    • Portée réduite, Bande Passante correcte —> utilisé en Fusex

Prévoir un potentiomètre de réglage de l’amplitude, pour affiner lors de test avec récepteur.

Transcodage ou pré-modulation nécessaire
Problème des VCO HF : ils n’acceptent pas de tension continue en entrée.
On est obligé de moduler le signal pour transmettre une information (trouver une autre façon de la représenter)

Opération linéaire analogique : modulation BF (IRIG, FSK …) -> émetteur FM-FM
Opération numérique logique : transcodage (Manchester, NRZ, scrambling …)

Les « systèmes de télémesure » intègrent un codage.

Fréquences : Bandes réglementées

Autorités de régulation, tableaux des fréquences : ONU : UIT ; Europe : CEPT ; France : ARCEP, ANFR.

Exemple d’attributions vers 138MHz :

Fréquence (MHz) Attributions primaires et secondaires
136 à 137 Mobile aéronautique (comm VHF)
Recherche spatiale (espace vers terre) [2nd]
137 à 138 Météorologie par satellite (espace vers terre)
Exploitation spatiale (espace vers terre)
Mobile aéronautique (défense)
Mobile par satellite LEO (espace vers terre)
Recherche spatiale (espace vers terre) [2nd] -> Kiwi 137.95 autorisé via le CNES
138 à 144 Mobile aéronautique (défense)
Recherche spatiale (espace vers terre) [2nd]
144 à 146 Amateur (exclusivité, 10W (novice) à 120W)

Tableau extrait du tableau derivé de l’ANFR.
Voir aussi la page "fréquences" de l’ARCEP.

Fréquences : Bandes Radioamateurs

Un R/A certifié doit être présent sur le lieu d’émission.
Puissance max : 1 à 120W et +.
Chaque bande est répartie par utilisations (ex : 144 à 144.035 : CW EME exclusif).
Bande occupée <7.5kHz.
Listen Before Talk
Mobiles aériens : demande d’autorisation à l’ARCEP

Fréquence (MHz) Priorité
28 à 29.7 Exclusivité
144 à 146 Exclusivité
430 à 440 Partagée
1240 à 1300 Secondaire
2300 à 2450 Secondaire
5650 à 5850 Secondaire
10G à 10.5G Exclusivité

Tableau extrait de http://f6crp.pagesperso-orange.fr/reg/.
Voir aussi la répartition des utilisations : http://radio.pagesperso-orange.fr/F...
Nota : VHF : 30-300MHz ; UHF : 300-3GHz

Fréquences : Bandes sans licence (≤500mW)

ISM (Industrial, Scientific and Medical)
SRD (Short Range Device) ; PMR (talkies)
AFP (Appareils de Faible Puissance et de Faible Portée)

Fréquence
(MHz)
Puissance Largeur canaux
’’Channel Spacing’’
Rapport cyclique
’’Duty Cycle’’
27, 35, 40, 68 100 mW (*) 10 kHz 100%
169,4 to 169,475 500 mW 50 kHz 10%
434,04 to 434,79 10 mW 25 kHz @ 100% 100%
869,40 to 869,65 500 mW WFM @ 10% 10%
902 to 928 USA only
2400 to 2483,5 100 mW
5725 to 5875 25 mW

Sources : FCC 47CFR Part 18, ETSI EN 300 220-1 & ETSI EN 300 440-1, Annexe 7 au tableau ANFR.
(*) : Automatic Meter Reader & Tracking, Systèmes de relevé de compteurs et dispositifs de localisation et de poursuite

Portée = Puissance / Fréq / Débit * Antenne

Bilan de liaison : PTX + GantT – Ppropag + GantR = PRX
Portée ≈ PTX / Fréq_HF /BandePassante * GantR

Portée PTX Fréquence HF BandePassante GantR (utilisation)
500 km 300 mW 138 MHz 0.6 kbps Yagi Ballon
10 km 300 mW 138 MHz 9.6 kbps Yagi Fusex
1 km 500 mW 869 MHz 9.6 kbps λ/4 CanSat
200 m 10 mW 869 MHz 9.6 kbps λ/4
1 km ? 100 mW 2.4 GHz 100 kbps patch

Iso-perte par propagation :

Fréquence Puissance
140 MHz 10 mW
440 MHz 80 mW
869 MHz 250 mW
2400 MHz 2000 mW

Exemple courants, à 2.4 GHz :

Puissance Puissance Protocole Débit Portée
0 dBm 1 mW ZigBee 0.2 Mbps 10 m
10 dBm 10 mW Bluetooth 1 Mbps 10 m
20 dBm 100 mW WiFi 10 Mbps 100 m
30 dBm 1000 mW GMS-3G 1 Mbps 10 km

Émetteurs/Récepteurs du commerce

Un chip, un module et un système de télémesure
  • Chips RF + LNA [5€]
    • TI, Semtech, Michrochip…
    • Conception & réalisation délicate (CMS & HF)
  • Module (sans codage) [40€]
    • Radiometrix, Aurel, nanotron, laird-tech…
    • Antenne à connecter proprement
    • Nécessite un codage ou modulation BF
  • Système de télémesure [80€]
    • HAC-tech, Radiometrix…
    • Tout-en-un, bien pour la vidéo
  • Pour des portées > 1km :
    • Éviter les protocoles bidirectionnels (Wifi, ZigBee, Ack)
    • Pouvoir relier le récepteur à une antenne à fort gain

Cette page est extraite de la présentation sur les émetteurs dans le cadre de la formation à la réalisation d’une chaîne télémesure (voir le Livret Formation Télémesure Club et la Formation Télémesure Club).



 
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