Emetteur de télémesures

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

Position de l'émetteur et du récepteur dans la chaîne de télémesure

Les différent types de signaux en entrée et sortie de l'émetteur et du récepteur.

Un émetteur FM, c’est quoi ?

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

Influence de l'amplitude de la modulation

Relation entre Bande-Passante et portée d'un émetteur à iso-puissance.

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, BP correcte --> utilisé en Fusex

Dans tous les cas, prévoir un potar de réglage de l’amplitude, à 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 (ex-ART), ANFR, CSA

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 le §fréquences de l'ARCEP et sa base de donnée.

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/ (site bien fait, synthétique)
Voir aussi la répartition des utilisations : http://radio.pagesperso-orange.fr/FreqRA.htm
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 national 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 : P_TX + G_antT – P_propag + G_antR = P_RX
Portée ≈ P_TX / Fréq_HF /B_andeP_assante * G_antR

Portée	P_TX	Fréquence HF	B_andeP_assante	G_antR	(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

Présentation du KiWi Millénium

Voir le Manuel utilisateur de l'émetteur Kiwi

Interrupteurs de configuration

Depuis 2005, une nouvelle version V4 de l'éméteur Kiwi est diffusée.
Attention, le sens de l'interrupteur de configuration du type de modulation (interne ou externe) est inversé par rapport aux Kiwi V2.