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étude de la couverture de la station radio FM de MedRadio. Simulation de la couverture radio FM utilisant le logiciel RadioMobile.
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UNIVERSITE SULTAN MOULAY SLIMANE
Faculté des Sciences et Techniques Béni-Mellal
Département de physique
LICENCE
Ingénierie Electronique et Télécommunication
(IETel)
RAPPORT DE STAGE
DE FIN D’ETUDES
Intitulé :
Encadré par :
Réalisé Par :
Mourad CHAHBOUNE
Pr. O. ABOUELALA (FST Béni Mellal)
M. Hamza ZAIM ZOUANAT (Responsable technique à Medradio)
Soutenu le 20 Juin 2016 devant le jury :
Pr. O. ABOUELALA (FST Béni Mellal)
Pr. M. SABRI (FST Béni Mellal)
Pr. Z. IHSSANE (FST Béni Mellal)
Etude de la couverture de la station radio
FM de Medradio
Remerciements
Je tiens à remercier mon tuteur Hamza ZAIM ZOUANAT, responsable
technique de Medradio, qui m'a proposé ce sujet de stage, et également pour sa
disponibilité, ses précieuses directives, ses suggestions considérables et les
nombreuses discussions tout au long de ces deux mois de stage qui ont permis
l’avancement de ces travaux.
Ce travail a été réalisé sous l’encadrement du professeur O. ABOUELALA, que
je tiens à remercier vivement et à lui exprimer toute ma profonde reconnaissance
pour l’aide et les conseils concernant les missions évoquées dans ce mémoire, pour
sa rigueur scientifique ainsi que pour ses encouragements. Qu’il trouve ici
l’expression de toute ma gratitude.
Ma gratitude est également adressée à l'ensemble de personnel de l'équipe
medradio pour leur accueil. Leur bonne humeur quotidienne a rendu ce stage très
agréable.
Je tiens à remercier les membres du jury qui me font l'honneur d'examiner et
de juger mon travail :
M. M. SABRI
Mme. Z. IHSSANE
Finalement, je remercie ma famille, qui m’a soutenu avec leurs moyens et m’a
encouragé pour mener ce travail jusqu’au bout.
Merci à tous.
Introduction générale
Dans le cadre de la formation de la licence Ingénierie Electronique et
Télécommunication (IETel), ce rapport vient finaliser un stage de fin d’études de
deux mois au sein de la chaine radio "Medradio" à Casablanca sur un sujet intitulé
étude et amélioration de la couverture d’une station radio. Là-bas, j'ai pu découvrir
les coulisses de la radio en compagnie du responsable technique M. Hamza Zouanat.
J’ai assisté à des interviews faites en studio ainsi qu'à des enregistrements
d’émissions. Ce stage à Medradio m'a apporté beaucoup de chose dans des
domaines très variés. Ce qui me restera le plus ce sont les techniques de mixage et la
façon d'appréhender le plateau. Ce stage à était très formateur, le seul regret est que
c'était plus un stage d'observation que d’application et à de multiple occasion
j'aurais aimé en faire plus mais je comprends très bien la politique de Radio.
Le premier chapitre donne une idée sur l’organisme d’accueil à savoir
Medradio, son organigramme, ses diverses pièces et leurs fonctions, un aperçu sur le
système de transmission par satellite des programmes de Medradio via le satellite
AB7 d’ EUTELSAT et le fonctionnement du matériel radio FM.
Le second chapitre vise à fournir les connaissances de base sur les antennes et
émetteurs utilisés dans les radiocommunications. Le but de ce chapitre est double :
premièrement comprendre le principe de fonctionnement d’une antenne, leurs
caractéristiques et connaître les principaux types d’antennes utilisées dans le
domaine des radiocommunications, et deuxièmement Calculer la portée d’un
émetteur. L’équation de Friis, aussi appelée équation des télécommunications, est
introduite car elle permet de faire le bilan simplifié d’une liaison radio. Il s’agit d’un
modèle de propagation très restrictif car valable uniquement en espace libre.
Cependant, en raison de la complexité de l’espace réel, la conception d’antenne
repose essentiellement sur l’utilisation de simulateur numérique.
Le troisième chapitre est consacré à la description du logiciel Radio Mobile en
commençant par définir les types des cartes que nous pouvons utiliser lors du
fonctionnement du logiciel puis Créer le réseau et les unités pour établir une liaison
radio point à point et étudier la couverture radio fournie par la station de base. Pour
améliorer cette couverture j’ai essayé de citer dans ce même chapitre quelques
facteurs affectant la qualité de la couverture.
Le quatrième chapitre est consacré à l’analyse des mesures d’intensité du
champ RF. L’objectif de ce chapitre est de présenter le matériel et la méthode de
mesure de l'intensité du champ RF.
Liste des abréviations
RF: Radio Frequency
QPSK: Quadrature Phase-Shift Keying
PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente.
RDS : Radio Data System
TOS : Taux d’Ondes Stationnaires
SRTM : Shuttle Radar Topography Mission
BTS : base transceiver station
ITU : International Telecommunication Union
HACA : Haute Autorité de la Communication Audiovisuelle
1
Table des matières
Table des matières ............................................................................................................. 1
Chapitre-I : Présentation de Medradio6
I-1-Chaine de proximité .............................................................................................. 3
I-2-Organigramme de Medradio ................................................................................ 4
I-3-Les diverses pièces et leurs fonctions ................................................................. 6
I-4-Transmission FM dans Medradio ........................................................................ 9
Chapitre-II : La diffusion FM
II-1-Les équipements de diffusion ............................................................................. 19
II-2-Rôle des antennes émettrices ............................................................................. 20
II-2-1-Rappels théoriques ..................................................................................... 20
II-2-2-Portée d’un émetteur ................................................................................. 22
Chapitre-III : Simulation de la couverture radio pour un réseau radio diffusion FM 27
III-1-Présentation du sujet ....................................................................................... 26
III-2-Prise en main du logiciel Radio Mobile ........................................................... 27
III-2-1-Importation de cartes ................................................................................................. 27
III-2-2-Création de réseau ....................................................................................................... 28
III-2-3-Création des unités (stations) ................................................................................. 30
III-2-4-la couverture radio de l’antenne ............................................................................ 33
III-2-5-Etablissement de liaison ............................................................................................ 34
III-2-6-Etude de la couverture radio fournie par la station de base ..................... 35
III-2-7-Facteurs affectant la qualité de la couverture ................................................ 38
III-2-8-Comment améliorer la couverture ....................................................................... 39
Chapitre-IV : Analyse des mesures d’intensité de champ ............................................. 42
IV-1-Google Earth outil de radiodiffusion ............................................................... 42
IV-2-mesures d’intensité de champ par DEVA ....................................................... 42
IV-3-Analyse de l'intensité du champ RF avec Google Earth ................................ 44
Conclusion Générale ........................................................................................................ 46
Netographie ...................................................................................................................... 47
Bibliographie .................................................................................................................... 47
Annexes ............................................................................................................................. 48
2
Chapitre-I :
Présentation de Medradio
3
I-1-Chaine de proximité :
Medradio FM Maroc est une station de radio privée (société anonyme), créée
en 2009 à Casablanca. Elle a pour mission d'assurer la couverture radio de tout le
territoire national. Elle se focalise sur la thématique de la médiation et de la
résolution des conflits, ses principaux objectifs est de s’ouvrir au monde associatif et
à la société civile pour conscientiser les populations sur le plan éducatif,
socioculturel, économique, politique et sportif.
Medradio est une chaine de proximité, diffusant ses programmes en arabe et
en français avec également une présence sur le WEB. A travers ses programmes, elle
assure pleinement sa mission. Elle enrichit l’espace audiovisuel marocain et
contribue à la dynamique de progrès et de développement du pays par ses actions
citoyennes à savoir la généralisation de la culture, l’information, la distraction et le
développement des régions rurales. Selon l’étude « vague14 » de radiométrie Maroc,
Medradio passe en tête des audiences de la radio pour le troisième trimestre 2015
car pour la deuxième année consécutive, cette radio a captivé le plus longtemps les
auditeurs (durée d’écoute de 1h49min) [1].
La HACA (Haute Autorité de la Communication Audiovisuelle) a autorisé
Medradio à faire l’extension de sa couverture sur plusieurs bassins d’audience [2]:
Souss-Massa; Laâyoune-Sakia El Hamra; Fès-Meknès; Casablanca-Settat; Guelmim-
Oued Noun; Béni Mellal-Khénifra; Marrakech-Safi; L'oriental; Rabat-Salé-Kénitra;
Darâa-Tafilalet; Dakhla-Oued-Eddahab; Tanger-Tétouan-Al Hoceima. Cette
extension a nécessité un programme de déploiement de plusieurs stations
d’émission. Les localités et villes couvertes sont indiquées sur l’Annexe1.
4
I-2-Organigramme de Medradio :
Le personnel de la radio est représenté par l'organigramme suivant :
_____________________________________________________________________________________________________________________
______________
____________________________________________________________
La directrice générale adjointe : Meryama Khoumani
Le président-directeur général : Moulay Ahmed Charai
Directeur information : Redouane Ramdani
Directrice d’antenne : Fatima Zahra Jdily
Directeur artistique : Jalil Chliyeh
Directrice commerciale :
Fatima Zahra Aadi
Responsable technique : Hamza Zouanat
Les journalistes : Lilya habboul
Tariq bachlam Jaoud tahiri
Les réalisateurs Aida CHERRADI
Sabir founda Wafae faiz
Saida aaqal Mehdi benkous
Majdouline idrisi
Standardiste Samiha choubi
Les animateurs Taib KORAIBAN Moubarak DRIBI Hicham chabtit Lamiaa el bakri
Aatari mouhamed Afaf majid
Sanae el kinani Soukaina selmaoui
Gestionnaire de communauté : Mehdi Farhi
Marouane bacha
5
Le président-directeur général (PDG) : est le gérant de la radio, veille
essentiellement à des problèmes d’ordre administratif (cahier des charges,
technique, ressources humaines, programmation). Il peut intervenir sur la ligne
éditoriale et participer à la réflexion journalistique et possède la totale commande de
la radio. Le PDG est secondé par La directrice générale adjointe.
Directeur d’information : c’est un journaliste expérimenté qui est là pour guider
son équipe de journalistes, il définit le contenu du journal tout en développant
l’image la radio pour laquelle il travaille.
Directrice d’antenne : la garante de tout ce qui va être diffusé sur la radio pour
laquelle elle travaille.
- elle assure l’encadrement de l’équipe d’antenne, le suivi et le contrôle des
programmes diffusés.
- elle se met en accord avec les animateurs sur le choix des thèmes, des horaires
de l’émission et des invités.
- elle coordonne entre sa direction et les autres directions.
- elle veille au bon fonctionnement et le déroulement de l’émission programmée
ou prend une décision de remplacement.
Responsable technique : personne ayant des compétences pouvant assurer le bon
fonctionnement sur le plan technique des émissions. Il assure la mise en place de
toutes les dispositions techniques nécessaires pour que les émissions se passent dans
de bonnes conditions. il est aussi chargé de la mise à jour du site pour la rediffusion
des émissions.
Directeur artistique : personne ayant des compétences leur permettant d’écouter et
de comprendre les émissions, habilitées à faire des critiques constructives pour aider
la direction des programmes à développer et améliorer son travail.
Directrice commerciale : personne ayant des compétences nécessaires d’une part
pour la conception d’une politique commerciale efficace permettant à la radio de
générer des ressources et d’autre part d’assurer la gestion efficiente de ces
ressources.
Les journalistes : La rédaction d'une radio se compose d'une majorité de reporters,
souvent polyvalents, qui mènent enquêtes et interviews sur le terrain. Le journaliste
6
radio réalise montage et commentaire. Le flash-man fait régulièrement le point sur
l'actualité : à partir de dépêches, il fait ressortir l'information essentielle en quelques
minutes.
Les réalisateurs : le réalisateur sélectionne les sons et les musiques, et effectue le
montage. Il réalise des fictions, des documentaires, des publicités, des jingles, des
podcasts.
Standardiste : celui qui répond au téléphone. Il sélectionne les auditeurs qui
appellent pour participer en direct dans les émissions. Il leur demande quelques
informations (nom, prénom, âge…) qu’il transmet à l’animateur. Il s’occupe aussi
d’appeler les témoins ou les invités choisis par l’animateur pour intervenir pendant
son émission.
Gestionnaire de communauté : personne qui
- assure la gestion des concours et évènements promotionnels
- Produit, réalise et met en ligne les extraits d’émissions de façon régulière et
constante ;
- Assure la mise à jour quotidienne des informations relatives à la station sur le
site internet ;
- Assure la gestion de communauté de la radio de façon régulière et constante
(Facebook, Twitter, Youtube, Vimeo, etc.)
I-3-Les diverses pièces et leurs fonctions :
Figure 1 : Plan de la station radio
7
-La salle d'administration : comporte le matériel administratif indispensable au bon
fonctionnement de la radio.
Figure 2 : La salle d'administration
-La salle de commande : La salle où se trouve la table de mixage, le retour studio
Figure 3 : La salle de commande
8
-Le studio de prise de son : est un espace isolé en séparation visible à partir de la
salle de commande, cette pièce comporte le matériel de prise de sons, autres que celui
utilisé par l'animateur dans la salle de commande.
Figure 4 : Le studio de prise de son
-Centre de Modulation (CDM) : que l'on peut surnommer "le cœur de la radio" (ou
le cerveau aussi) ; tout ce qui est produit et diffusé à l'antenne passe ici. Le son y est
traité, mis en forme et mis à disposition. Le CDM comprend plusieurs machines : le
serveur matière, patch, nova17, encodeur, modulateur….
Figure 5 : Centre de Modulation (CDM)
9
I-4-Transmission FM dans Medradio:
Depuis que la radio est apparue, son mode de diffusion a toujours été la voie
hertzienne terrestre analogique. En modulation d’amplitude tout d’abord, puis, dès le
début des années 80, en modulation de fréquence (FM). Le but de cette partie est de
comprendre le principe de fonctionnement du système de transmission par satellite
des programmes de Medradio via le satellite AB7 d’EUTELSAT. Cette option de
transmission par satellite est celle adoptée par toutes les radios.
Nous présentons ici le schéma du système de transmission FM dans Medradio
facilitant la compréhension des processus d’émission et de réception en FM.
Figure 6: Schéma du système de transmission FM dans Medradio
- Microphone: un transducteur électroacoustique, c'est-à-dire un appareil capable de
convertir un signal acoustique en signal électrique.
10
- Serveur: un dispositif informatique matériel dans lequel il se trouve le logiciel
WinMedia, les chansons, (data base) en général contient les logiciels de diffusion.
- Patch câble: Un câble de raccordement électrique utilisé pour connecter ( "patch-in")
le microphones à nova17 pour le signal de routage.
- Nova 17 : sert dans cet exemple comme matrice de surveillance et une entrée pour la
table de mixage. Les sources nécessaires sont présélectionnées dans la matrice qui est
connectée par MADI (Multi Channel Audio Digital Interface) à la console de mixage.
Figure 7: Nova17
Figure 8: Fonctionnement de Nova17
- Console (table de mixage) CRISTAL LAWO 16-fader model (952/45): permet de
mixer le son entre les différentes sources, appareils comme les lecteurs CD,
l’ordinateur, ainsi que les différents micros. La table de mixage comprend autant
11
d’entrées que d’appareils à mixer. La sortie de la table de mixage est directement
connectée à un traitement de son multi-bandes/codeur stéréo (intercaler entre la
table de mixage et l’encodeur).
Figure 9: Table de mixage CRISTAL LAWO 16-fader model (952/45)
- Système de traitement audio multi bande (BW Broadcast DSP Xtreme-FM
processeur audio): Le traitement audio DSPXtreme-FM est un processeur audio
stéréo qui permet, d’obtenir un son particulier, recherché soit pour des raisons
techniques, soit pour des raisons « esthétiques ».
Figure 10: Le système de traitement audio DSP Xtreme-FM
- Encodeur Dac7000: c’est un dispositif qui fait la conversion des signaux
électriques en binaire pour la suite de traitement numérique.
12
Figure 11: Encodeur Dac7000
- Le modem: Le DMD20 Modem Satellite de Radyne sert a moduler le signal par une
porteuse avant d’être transmis vers la parabole émettrice. Le type de modulation
numérique utilisée est QPSK.
Figure 12: Modem DMD20
- Parabole émettrice: Une antenne parabolique utilisée pour l'émission d'un signal
hyperfréquence – Diamètre : 2.40 m orienté vers le satellite Eutelsat 7. Elle est
composée d'un panneau réflecteur qui permet de projeter le signal
hyperfréquence provenant du DMD20 et de le transmettre à travers un guide
d'onde.
- Satellite: Le satellite reçoit les programmes puis les diffuse en direction de la
Terre sous forme de faisceau.
Le satellite géostationnaire pointe son antenne parabolique vers le sol et émet
une puissance P0 avec une antenne de gain G1:
On appelle Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente ou PIRE la quantité :
PIRE = P0 G1
13
On voit sur la carte ci-dessous la Zone de couverture du satellite Eutelsat 7
West A dans l’Afrique du Nord et Moyen-Orient [3].
Figure 13: Zone de couverture du satellite Eutelsat 7 West A - Afrique du Nord et Moyen-
Orient(Les courbes iso-PIRE)
Le tableau suivant donne la taille de la parabole qui doit être utilisé en fonction de la
Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente.
PIRE (dBW)
>50 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35
Taille (cm)
50 50-60 55-65 60-75 65-85 75-95 85-105 95-120 105-135 120-150 135-170 150-190 170-215 190-240 215-270 240-300 270-335
PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente
Les tailles des paraboles sont approximatives
Medradio a fonctionné depuis son démarrage jusqu’au mois Mars 2010 avec
un débit de 128 Kbps et une antenne d’émission de 1.80m. Cette situation était la
source de coupures fréquentes du signal. L’augmentation du débit de transmission
donc de la bande passante et le remplacement de l’antenne 1.80m par une antenne
2.40m a permis d’améliorer le bilan de la liaison en Up Link et Down Link et
notamment la PIRE . Cette nouvelle situation a permis d’améliorer sensiblement la
qualité d’émission et de réception de la transmission et de réduire le nombre de
coupures enregistrées pendant les périodes pluvieuses.
14
- Parabole réceptrice : Les signaux formés par les ondes électromagnétiques sont
captés par une antenne (la parabole réceptrice). Celle-ci, quelle qu'elle soit, reçoit
de nombreux signaux qu'il faut différencier. (1.2 ou 1.7) mètres.
- Récepteur : Un récepteur doit donc être capable de :
- sélectionner, parmi les nombreux signaux, le signal désiré ;
- amplifier ce signal afin de permettre son traitement ultérieur ;
- démoduler le signal, qui est modulé en QPSK, afin de récupérer une copie fidèle
du signal original, appelé signal modulant.
Figure 14: Récepteur Tiernan ABR202A
- L'émetteur: c’est un élément qui permet de choisir la puissance de la diffusion et
la fréquence sur laquelle diffuser le son. Pratiquement tous les émetteurs sont
facilement réglables sur les fréquences désirées soit de 88.8 MHz à 108.00 MHz
Figure 15: Émetteur : RVR : 500 W - 1000 W
- RDS: un outil qui permet d'indiquer le nom de la station sur les postes radios, dans
notre cas il affichera "Medradio". Il peut aussi être programmé pour afficher le
nom de la chanson en cours de diffusion par exemple, et c’est lui qui est
responsable du basculement de fréquence lors du déplacement d’une ville à une
autre.
15
Figure 16: RDS silver
Figure 17: RDS FMB10
- Antenne (SIRA : FM-34 - 7/8): Double dipôle de marque SIRA est une antenne
reliée directement à l'émetteur à l'aide d'un câble coaxial.
CARACTERISTIQUES TECHNIQUES:
Fonctionnalités :
une polarisation verticale ;
gamme de fréquences 87,5-108 MHz
gain 5 dB
omnidirectionnelle avec direction préférentielle
16
diagramme de rayonnement :
Figure 18: Diagramme de rayonnement de l’antenne double dipôle
Caractéristiques électriques
Type FM-34
Bande de fréquence: 87,5-108 MHz
Impédance 50 ohms
Connecteur 7/8" EIA ou 1-5/8" EIA
Puissance maximale 5 Kw (7/8" EIA)
10 Kw(1-5/8" EIA) Polarisation Verticale
TOS / VSWR (maxi): 1,2
Gain / Doublet demi onde (minimum): 5 dB
l'angle d'ouverture à demi-puissance Plan-E ± 18°
Plan-H ± 110° Caractéristiques mécaniques
Dimensions: 1120-4350-200 mm
Poids: 26 Kg
Surface au vent: 0,7 m²
Vitesse vent maximum: 220 Km/h
17
Pour conclure ce premier chapitre, Medradio comprend le matériel pour radio
FM suivant:
Matériel Référence
5 micro SHURE SM7B
5 Casques professionnels DT 770 PRO / 250 OHM
10 ordinateurs HP xw4600
2 lecteurs cd DENON
2 codec Scoop 4+ Aeta
une cartouche RAMI cartridge
2 Tables de mixage console CRISTAL LAWO 16-fader model (952/45)
1 unité centrale de table de mixage LA NOVA 17
1 Appareil de Traitement du son BW Broadcast DSPXtreme-FM
1 Encodeur DAC7000 (Tiernan)
Modem DMD 20
1 parabole émettrice General Dynamics SATCOM
Technologies-2244
2.4m 1 LNB 1207 HC (10.95-11.70 GHz)
le satellite utilisé : AB7 d’EUTELSAT (256 Kbits/s)
RDS Silver
FMB 10
FMB 20
Récepteur Tiernan :
ABR202
ABR202A
Émetteur RVR: 500 W – 1000 W
Ecreso: 500w-1kw-3kw-5kw
Antenne SIRA : FM-34 - 7/8
18
Chapitre-II :
La diffusion FM
19
II-1- Les équipements de diffusion:
Pour arriver jusqu’à l'auditeur, le son d'une radio doit passer par plusieurs
étapes.
1. LA CHAINE DE TRAITEMENT
La chaine de traitement est la partie où les musiques, les jingles, les reportages
sont planifiés (quel fichier audio sera lu à quel moment) dans la programmation
quotidienne, puis mixés avec les voix des animateurs qui interviennent en direct, et
enfin numérisés (signal analogique converti en numérique).
2. LA CHAINE DE TRANSMISSION
La chaine de transmission qui concerne l'envoi d'un signal hyperfréquence de
la parabole émettrice vers le satellite.
3. LA CHAINE DE DIFFUSION
La chaine de diffusion est l'envoi du signal du satellite jusqu'aux postes de
réception de chaque auditeur.
20
Figure 19 : Réseau de diffusion
Composition d’une station de diffusion terrestre:
o Un émetteur FM analogique émettant dans la bande 87Mhz à 108 Mhz.
o Un système de traitement audio.
o Un filtre de sortie canal exigé par la (HACA). Ce filtre assure la protection contre
le brouillage des canaux adjacents au canal d’émission de l’émetteur en question.
o Antenne double dipôle.
La station de diffusion FM est un site positionné généralement dans un sommet
proche de l’endroit où on veut diffuser notre programme radio pour couvrir le
maximum d’espace et minimiser les pertes causés par les obstacles qui peuvent
atténuer les ondes électromagnétiques.
Elle est composée de l'émetteur de l'antenne ainsi que des câbles permettant
de connecter l'émetteur à l’antenne, nous allons développer la partie antenne qui
est un des éléments les plus important de l'installation, il ne sert à rien d'avoir un
émetteur puissant si notre antenne est mal adaptée à notre installation.
II-2-Rôle des antennes émettrices:
II-2-1-Rappels théoriques:
Par définition, une antenne est un dispositif utilisé pour transformer un signal
RF voyageant sur un conducteur en une onde électromagnétique dans l'espace. Les
antennes présentent une propriété connue sous le nom de réciprocité, ce qui
signifie qu'une antenne maintiendra les mêmes caractéristiques pendant l’émission
et la réception.
Différents types d’antennes:
Les antennes VHF : elles captent les très Hautes Fréquences entre 30 et 300
MHz.
Les antennes UHF : elles réceptionnent les Ultra Hautes Fréquences entre 300
MHz et 3 GHz.
Les antennes paraboliques : elles captent l’ensemble des signaux émis par les
21
satellites géostationnaires en fonction de leur orientation.
Il y a quelques termes communs des antennes qui doivent être définis et
expliqués:
- Impédance d'entrée ;
- Largeur de bande ;
- la directivité ;
- le gain ;
- le diagramme de rayonnement ;
- la polarisation.
Impédance d'entrée
pour que toute la puissance fournie par l’émetteur soit rayonnée, il faut
adapter le câble en sortie, ce qui supprime l’onde réfléchie. Souvent le câble a une
impédance Zc = 50 ohms, on s’efforce donc de fabriquer des antennes d’impédance
50 ohms. Si une des composantes est mal adaptée, l’efficacité de transmission sera
mauvaise.
Largeur de bande La largeur de bande d'une antenne se rapporte à la gamme de fréquences sur
laquelle celle-ci peut fonctionner convenablement.
FH − FL
FH est la fréquence la plus élevée de la bande, FL est la fréquence la plus
basse de la bande.
Directivité
La directivité est la capacité d'une antenne à focaliser l'énergie dans une
direction particulière au moment de transmettre ou de recueillir l'énergie
provenant d'une direction particulière au moment de recevoir.
22
Le Gain
Une antenne est un composant passif, elle ne peut donc pas amplifier le signal.
Mais elle peut concentrer la puissance P0 émise dans une direction privilégiée :
- une antenne directive a un gain G positif par rapport à une antenne isotrope dans
la direction privilégiée
- ce gain G est mesuré par rapport à l’antenne isotrope, il est exprimé en dBi.
Diagramme de rayonnement
Le diagramme de rayonnement représente les variations de la puissance
rayonnée par l’antenne dans les différentes directions de l’espace. Il indique les
directions dans lesquelles la puissance rayonnée est maximale.
Polarisation
La polarisation est définie comme étant l’orientation du champ électrique
d'une onde électromagnétique. La polarisation est en général décrite par une ellipse.
Le rayonnement verticalement polarisé est légèrement moins affecté par des
réflexions dans le chemin de transmission. Les antennes omnidirectionnelles ont
toujours une polarisation verticale. Avec la polarisation horizontale, de telles
réflexions causent des variations dans la force du signal reçu. Les antennes
horizontales sont moins sensibles aux interférences causées par les humains car
celles-ci sont généralement polarisées verticalement.
II-2-2-Portée d’un émetteur :
Calculer la portée d’un émetteur est une tâche difficile, car elle dépend d’un
grand nombre de facteurs :
- les facteurs qu’on maîtrise: puissance d’émission, gain des antennes,
disposition des antennes …
- les facteurs qu’on ne maîtrise pas: obstacles, réflexions, conditions
atmosphériques, qualité du récepteur, parasites …
Distance couvertes en fonction de la puissance sur relief plat :
- 1° Emetteur d'une puissance de 30 W distance couverte entre 3 et 8 KM
23
- 2° Emetteur d'une puissance de 100 W distance couverte entre 5 et 15 KM
- 3° Emetteur d'une puissance de 300 W distance couverte entre 8 et 25 KM
- 4° Emetteur d'une puissance de 500 W distance couverte entre 20 et 50 KM
- 5° Emetteur d'une puissance de 1000 W distance couverte entre 50 et 80
KM
La puissance reçu Pr est donné par la formule de Friis ou encore l’equation
de télécommunication dans le cas idéal (l’espace compris entre les deux antennes
est libre c.à.d il est totalement dégagé de tout obstacle matériel):
Pr est la puissance en watts (W) collectée sur l'antenne de réception (pertes
d'adaptation et rendement non compris)
P0 est la puissance en watts (W) délivrée à l'antenne d'émission (pertes
d'adaptation et rendement non compris)
G1 est le gain linéaire de l'antenne d'émission
G2 est le gain linéaire de l'antenne de réception
d est la distance en mètres (m) séparant les deux antennes
est la longueur d'onde en mètres (m) correspondant à la fréquence de travail
On suppose en outre que les antennes sont correctement alignées en termes de
polarisation du champ. Toutes ces conditions ne sont jamais remplies dans une
communication terrestre classique à cause d'obstacles, réflexions, trajets multiples,
etc.
24
En pratique, la limite de portée est atteinte lorsque le niveau du signal reçu est
égal à la sensibilité du récepteur.
Le calcul de la portée d’une liaison radio est simple si on se place dans une
situation idéale, sans obstacles ni parasites :
La puissance reçue Pr donnée par la formule de Friis correspond à une tension
reçue Vr sur la résistance d’entrée R du récepteur :
La distance limite théorique ou portée D est atteinte lorsque la tension reçue
est égale à la sensibilité :
Ce calcul donne toujours une portée très optimiste et la portée réelle sera
D’= k.D avec k < 1
en présence d’arbres ou de collines, on pourra prendre k = 0,3 à 0,6 soit environ
D’ = 4 km.
en milieu urbain, k = 0,1 à 0,4 et peut descendre jusqu’à 0,02 à l’intérieur d’un
immeuble en béton armé.
25
Chapitre-III :
Simulation de la couverture radio pour un
réseau radio diffusion FM
26
III-1- Présentation du sujet :
Dans le contexte de la planification de réseaux radio, un des problèmes
principaux est le positionnement des antennes émettrices. Une solution consiste à
effectuer des mesures sur site pour évaluer la zone de couverture. Cependant cette
technique demande la mise en place de moyens techniques importants. L’alternative
proposée est l’utilisation d’un logiciel de prédiction de couverture radio.
L’objectif des simulations de couverture radio est de déterminer, sur une zone
géographique donnée, le design d’un réseau sans fil en matière de :
Positionnement géographique des sites radio,
Type, hauteur et azimut des antennes,
Paramétrage radio (puissance d’émission, fréquence d’attribution,…).
Pour ce faire un logiciel permet de simuler l'emplacement d'une station radio,
de planifier la couverture et de prédire la puissance apparente rayonné. Nous allons
utiliser ici le logiciel « Radiomobile » pour effectuer cette simulation.
Ce logiciel est la propriété intellectuelle de Roger Coudé. Radio Mobile est voué
à la prédiction des performances des systèmes radio (en outdoor) et le calcul du
bilan de liaison pour une large bande de fréquences (2 MHz – 20 GHz). Il utilise des
données topographiques numérisées pour extraire les altitudes le long des profils
terrestres reliant les stations émettrices et réceptrices. Ces données s'ajoutent aux
paramètres environnementaux et techniques du système pour alimenter les
routines du modèle de propagation radio Irregular Terrain Model (ITM) [4]. Radio
Mobile est un outil puissant et gratuit pour tracer les modes RF et prévoir le
rendement des systèmes de radiocommunication.
Dans ce chapitre nous allons définir un certain nombre de notions
indispensables pour comprendre le fonctionnement du logiciel Radio Mobile et la
problématique liée à la détermination de la couverture radio. Nous allons aussi
fournir un exemple pratique concernant la détermination de la couverture radio
d’une station de radio FM située à Casablanca.
27
III-2- Prise en main du logiciel Radio Mobile III-2-1-Importation de cartes :
Radio Mobile accepte principalement deux types de cartes digitales: SRTM
(Shuttle Radar Topography Mission) [5] et DTED (Digital Terrain Elevation Data)
[6]. Cependant, le premier type est le plus utilisée car il y a plusieurs sites web qui
proposent ce type de cartes. Le Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) donne
les données d'altitude sur une échelle quasi-globale pour générer complètement et
avec une haute résolution la base de données topographiques numériques de la
Terre.
Nous prenons comme exemple du travail un réseau radio FM composé par une
station de base (BTS) située aà Merchiche à Casablanca et une voiture équipé d’un
poste Radio FM disposé à une distance d de la station.
On insert les valeurs de latitude et longitude dans la rubrique Propriétés de la
carte.
Figure 20 : Propriétés de la carte
28
On obtient une carte de de largeur 500 pixels et hauteur 500 pixels (100 x
100Km en échelle réelle) comme suite :
Figure 21 : Carte importée
III-2-2-Création de réseau :
Une fois la carte en place, on crée notre réseau.
1/Pour cela on va vers File > propriétés des réseaux> Paramètres. On sélectionne
un réseau dans liste de tous les réseaux, à ce réseau on donne un nom spécifique
"Réseau radio FM", on détermine les fréquences minimale et maximale de travail, on
définit aussi la polarisation, le mode de variabilité, le climat … relatifs à
l’environnement et mode de la propagation.
29
Figure 22 : Propriétés du réseau
2/Dans Systèmes, on choisit dans Liste de tous les réseaux les systèmes
d’émission et de réception dont on édite respectivement les noms "Base" et
"Récepteur FM voiture" [7], la puissance d’émission et la sensibilité de réception, les
pertes de ligne, le type de l’antenne, son gain et sa hauteur au-dessus du sol.
30
Figure 23 : Propriétés du système d’émission
Figure 24 : Propriétés du système de réception
III-2-3-Création des unités (stations) :
Après avoir défini le cadre de notre réseau, il faut à présent mettre des unités
dedans. Pour ce faire, dans participants on sélectionne notre réseau (Liste de tout
31
les réseaux) puis dans la liste à coté de Liste des stations on choisit les stations dont
on a besoin une à une et on édite leurs paramètres :
Dans le 1er combo, on trouve les trois valeurs possibles pour une antenne à
savoir :
Commande, Subordonné et Relais selon si l’antenne est dans une station
émettrice, un équipement terminal ou un relais.
Dans le 2ème combo, on choisit l’appartenance de la station à quel système.
Dans Hauteur d’antenne, on peut laisser la valeur de la hauteur de l’antenne
comme définit dans le système ou bien la changer en sélectionnant Other
puis éditer la valeur désirée.
Dans pointage de l’antenne, on paramètre les angles de notre antenne.
Figure 25 : Définir le système d’émission dans le réseau
32
Figure 26 : Définir le système de réception dans le réseau
Sur la carte on place notre station de diffusion sur Mérchiche à une altitude de
241m.
Figure 27 : Emplacement de la station de diffusion de casablanca/Merchiche
33
III-2-4-la couverture radio de l’antenne:
Il est important d’avoir une idée sur la couverture de l’antenne dans une région
pour s’entraider dans le dimensionnement du réseau (ex : position et nombre de
BTS à monter pour couvrir une région). Pour visualiser la couverture radio de notre
antenne, nous allons positionner notre antenne sur la carte et nous cliquons sur
couverture visuelle (2ème icône de droite)
Figure 28 : la couverture radio de l’antenne
34
III-2-5-Etablissement de liaison :
En cliquant sur Montrer les réseaux (9ème icône de droite), on peut voir le
réseau qu’on a pu établir. Une liaison en vert indique qu’on a un bon niveau de
signal sur cette liaison, alors qu’une en rouge montre qu’on se trouve plus bas que la
sensibilité de réception.
Figure 29 : Etablissement de liaison entre la station de diffusion et un récepteur FM d’une
voiture
Utilisant simplement la touche F2 nous pouvons obtenir les caractéristiques
radios de la liaison directe entre la base et notre récepteur. La Fig. 30 représente les
liaisons radio base vers récepteur FM Voiture.
35
Figure 30 : Liaisons radio entre la station de diffusion et le récepteur FM d’une voiture
Nous pouvons ainsi obtenir des paramètres très importants pour l’étude d’une
liaison radio :
- les angles d’élévation et d’azimut pour orienter les antennes.
- la distance entre les équipements ;
- les pertes par catégorie ;
- le niveau du signal à la réception (niveau Rx) et le niveau Rx relatif (l’écart entre le
niveau du signal à la réception et le seuil de réception).
III-2-6-Etude de la couverture radio fournie par la station de base :
Pour l’étude de la couverture radio de la station de base nous utilisons la
fonction couverture radio (touche F3) du logiciel radio. Cette fonction permet de
représenter le niveau de puissance en dBm du signal radio émis par la station de
Base dans un cercle de rayon fixé.
36
Figure 31 : la couverture radio de la station
La Fig. 32 montre la couverture radio (représentation ‘polaire’ de la puissance
du signal radio émis par BTS) dans un cercle de rayon 50km centré sur BTS.
Figure 32 : Représentation polaire de la puissance du signal radio émis par BTS
37
Nous pouvons apercevoir que toute la Région de Casablanca est couverte par la
radio, la zone rouge présente un niveau de réception très bon, la zone jaune
présente le niveau de réception moyen et la zone verte présente un niveau de
réception mauvais. Les zones non couvertes sont tachetées de gris.
Il faut aussi voir les valeurs basses (en bleu) comme de l'interférence que peut
créer l'émetteur sur d'autres stations sur la même fréquence ou les fréquences
proches (à moins de 0.2MHz d'espace).
On peut voir, dans l'exemple de la figure suivante d'intensité du champ de
Medradio pour la station de Casablanca/Merchiche.
Figure 33 : Représentation polaire de l’intensité du champ pour la station de
Casablanca/Merchiche
Les zones turquoises et bleues représentent le rayonnement réaliste de la
station radio a Casablanca/Merchiche. Les couleurs indiquent la valeur de champs
prédite à une hauteur de 2 mètres du sol. L'échelle est en dBµV/m et donc
indépendante du récepteur et de son antenne. Elle va de 50 dBµV/m à 200 dBµV/m. Un
38
récepteur peut capter un signal de 50 dBµV/m si la fréquence n'est pas perturbée et que
l'antenne est bonne. Néanmoins, les valeurs officielles (ITU) conseillent 54 dBµV/m en
milieu rural, 66 dBµV/m en milieu urbain et 74 dBµV/m en milieu urbain dense.
Notons que les zones bleues correspondent aux endroits où l'on s'attend à ce que
l'intensité du signal reçu soit de 54 dBµV/m ou plus ; ce sont les zones où l'on peut
s'attendre à une réception fiable en milieu rural. Les zones turquoises représentent les
endroits où le signal devrait normalement être de 70 dBµV/m ou plus. Un signal plus
intense est particulièrement important pour assurer une bonne réception à l'intérieur des
immeubles dans les zones urbaines.
Ces cartes sont purement indicatives et sont très certainement imprécises, le but
est de donner une idée générale de ce que peut être la propagation FM depuis ces sites
d'émission.
III-2-7-Facteurs affectant la qualité de la couverture :
Les principales causes susceptibles d'affecter la qualité de la couverture radio
sont :
nombre insuffisant de BTS,
mauvais paramétrage physique et logique des BTS (azimuts, puissances,
etc.),
types d'antennes et qualité d'installation (hauteur de l’antenne de mesure
par rapport au sol, pertes dans les cables) ou défaut de maintenance
(dégradation des câbles, etc.),
Nature de l'environnement (végétation, relief, bâtiments, cours d'eau, ...)
Perturbation du signal radio (diffraction, réflexion, ...)
Les principaux phénomènes perturbateurs de la propagation des ondes
électromagnétiques sont la réfraction, la réflexion, la diffraction, la diffusion.
La réfraction; ce produit lorsque les ondes radio sont capables de passer au travers d'un
obstacle, que ce soit une paroi ou un objet. Si cela se produit alors il y a un
affaiblissement de la puissance et une déviation du signal vers une autre direction.
39
La réflexion; se produit lors de la rencontre d'un obstacle qui est incapable d'absorber le
signal. Cela est observable quand l'obstacle est de dimension supérieure à la longueur
d'onde du signal.
La diffraction; est produite lors de la rencontre d'une pointe ou d'une arrête. Cela
provoque un changement de direction de l'onde.
La diffusion ; produit lorsque le signal touche des obstacles ayant des dimensions de
l'ordre de la longueur d'onde similaire ou inférieure au signal.
Figure 34 : Phénomènes perturbateurs de la propagation
III-2-8-Comment améliorer la couverture :
Pour que la station de radio FM soit performante, elle doit diffuser sur le
territoire le plus étendu possible; pour cela plusieurs paramètres entrent en jeu, les
plus importants sont le lieu d'émission choisi et la puissance d’émission, plus
l’antenne utilisée sera placée haut et dégagée de tout obstacle plus le rayon
d'émission sera étendu. Il faut savoir que les ondes en FM se propagent à vue directe
donc tout obstacle comme immeuble, colline, forêt vont atténuer le signal de
l’émetteur, il faut donc choisir un endroit le plus haut possible pour installer les
antennes d'émission. On peut choisir une colline en périphérie de la ville. Cette
solution a pour avantage de bénéficier d'une grande zone de diffusion grâce à la
hauteur des antennes, on peut par la suite conforter la qualité d'écoute dans la zone
d'émission en augmentant la puissance de l’émetteur. Il est très important de
comprendre que ce n'est pas la puissance de l’émetteur qui va définir la zone
d'émission mais la hauteur des antennes; pour être plus concret si vous avez un
émetteur de 1000 w placé en ville sur un bâtiment qui n'est pas dégagé il aura un
rayon de couverture nettement inférieur qu’un émetteur de 500w placé sur un
immeuble ou une colline surplombant la ville.
40
Les zones de couverture peuvent être améliorées par les techniques
suivantes:
Adaptation du diagramme d’antenne et de l’angle de site à la zone de couverture.
Ajout de stations complémentaires :
Il faut savoir que la distance couverte par les émetteurs sur la bande FM ont une
portée de 200 à 250 Km maximum quel que soit la puissance. Pour couvrir un
pays il faut donc prévoir plusieurs émetteurs.
Changement de sites
41
Chapitre-VI :
Analyse des mesures d’intensité du champ
42
VI -1-Google Earth outil de radiodiffusion :
Le niveau de réception en un lieu donné du signal rayonné par un émetteur se
mesure au travers de l'intensité du champ électrique E de cette onde. Il s'exprime
habituellement en µV/m ou décibel par rapport au microvolt par mètre (dBµV/m).
E(dBµV/m)=20 log E(µV/m)
L'équipe technique de Medradio utilise Google Earth pour l’analyse des
mesures d'intensité de champ de la radio FM.
Google Earth permet d'enregistrer des données cartographiques et d'autres
informations dans des fichiers *.kml et *.kmz ; à l'aide de ces fichiers, les données
peuvent maintenant être partagées facilement et rapidement avec toute personne
intéressée au sein de l'organisation.
VI -2-mesures d’intensité de champ par DEVA :
L'équipe technique de Medradio est souvent appelé à mesurer l'intensité du
champ RF, afin de confirmer le rayonnement. Ces mesures indiquent si la
performance du site est conforme aux paramètres planifiés.
Ces mesures sont prises à l'aide d'une voiture munie d'une antenne monté sur
le toit, d'un mesureur de champ automatique "FM RADIO ANALYZER – RADIO
EXPLORER II DEVA" [8] et d'un équipement GPS. Cette installation permet de
mesurer l'amplitude du champ électrique aux fréquences choisies et de relever les
coordonnées géographiques correspondantes.
Figure 35 : Mesureur de champ - FM RADIO ANALYZER – RADIO EXPLORER II
DEVA
43
Figure 36 : Installation qui permet de mesurer et analyser l'amplitude du champ électrique
ÉTAPE 1: Dispositif de connexion
44
1. On connecte les antennes FM et GPS aux connecteurs BNC (4) et SMA (5), placés
sur le panneau arrière de l'appareil;
2. Sélectionnez un emplacement approprié pour l'installation de l'antenne GPS qui
permettrait l'acheminement du câble d'antenne à la Radio Explorer II et également
fournirait une vue dégagée du ciel pour une bonne réception par satellite;
3. connectez Radio Explorer II à l'allume-cigare (1) ;
ÉTAPE 2: Configuration
Afin de mettre en place une campagne via le menu du panneau, les étapes
suivantes doivent être remplies:
4. Entrez dans le menu principal> Réglages;
5. Ensuite, sélectionnez Campagne PI> PI Canal 1;
6. Indiquez le nom du PI( code PI de MedRadio : 125B ) et pour 'Active' -
sélectionnez Antenne 1 ou Antenne 2 selon l’emplacement de l’antenne;
7. Changer la durée d'acquisition selon la convenance. le mettre à 4 ou 5 secondes;
VI-3-Analyse de l'intensité du champ RF avec Google Earth :
Des mesures sont prises toutes les quatre ou cinq secondes. Lorsque le relevé
est terminé, les mesures effectuées sont simplement exportées vers Google Earth et
comparées aux simulations de rayonnement.
Le logiciel exporte les données enregistrées pour leur affichage sur Google
Earth et effectue le tri des quantités de données souvent importantes pour faire
immédiatement apparaître les zones de réception critiques. A cet effet, chaque
valeur numérique peut d’abord être représentée sur la carte par un dégradé de
couleur allant du rouge au bleu en passant par le vert et ce, en fonction des seuils
définissables.
Pour une analyse encore plus approfondie, chaque point de mesure permet de
fournir d’un simple clic sur la carte une vue détaillée complète de l’ensemble des
résultats agrégés.
45
Figure 37 : Analyse d’intensité du champ pour Medradio
Figure 38 : Résultats détaillés sur un point de mesure
46
Conclusion Générale
Les communications sans fil continuent de se développer et leur utilisation
augmente sans cesse, les radios FM font partie de ces énormes systèmes de réseaux
sans fil, mais il reste toujours des zones rurales ou éloignées qui sont caractérisées
par de faibles densités d'utilisation avec des zones où il n'y a aucune couverture
radio. Le déploiement des réseaux hertziens dans les zones lointaines où il y a une
faible densité de population coûte très cher par rapport au nombre d'utilisateurs, la
grande partie de ce coût étant lié à la complexité des infrastructures requises et à la
disponibilité de source d'énergie à proximité.
Ce stage en milieu professionnel était pour moi l’occasion de découvrir
différentes facettes de ce domaine. J’ai appris énormément de choses sur le côté
technique de la radio.
Dans ce stage j’ai découvert le rôle important que jouent les opérateurs de
réseaux de diffusion terrestres qui doivent desservir de manière fiable et complète
la totalité de leur secteur de couverture.
Ces derniers utilisent dès la phase de planification des outils de simulation
complexes permettant de vérifier si les sites d’émetteurs garantissent une
couverture suffisante. La situation réelle de la qualité de couverture n’est vérifiée
sur site qu’après la mise en service du réseau.
47
Netographie
[1] http://www.medias24.com/MEDIAS-IT/159918-Audiences-radios-la-tendance-se-
renverse.html
[2] http://www.radio-africa.org/fm/reg.php?itu=Morocco
[3] http://www.eutelsat.com/en/satellites/the-fleet/EUTELSAT-7WA-downlink-
coverage.html
[5] ftp://e0srp01u.ecs.nasa.gov/srtm
[6] www.geobase.ca
[7] https://french.alibaba.com/product-gs/hotselling-88-108mhz-magnetic-fm-car-
antenna-1417308249.html
[8] http://www.devabroadcast.com/radio-explorer-2#downloads
Bibliographie
[4] George Hufford, The ITS Irregular Terrain Model version 1.2.2 The Algorithm,
National Telecommunications and Information Administration, Institute for
Telecommunication Sciences, 325 Broadway, boulder, CO 80303-3328, USA.
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Annexe1: Stations de diffusion FM de Medradio au Moroc
Fréquences des émetteurs de Medradio :
Transmission à partir de la ville
* = site exact
Fréquence
(MHz)
Béni Mellal * 90.8
Settat/Regraga * 93.40
Fès * 88.30
El Jadida 89.30
Safi * 90.30
Casablanca/Merchiche * 88.20
Guelmim/Fogo * 88.70
Tarfaya * 89.60
Foum Zguid * 89.90
Tan-Tan * 91.70
Tata * 97.80
Taouz * 87.80
Goulmima * 91.00
Errachidia/Jebel Izeft * 100.50
Meknès/Jebel Zerhoune * 104.20
Erfoud * 105.40
Skhour des Rehamna * 88.00
Marrakech/Oukaïmeden * 88.60
Essaouira/Jebel El Hadid * 89.80
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Oujda/Meghrez * 92.20
Bouarfa 95.90
Aïn Béni Mathar * 100.50
Boukhouali (Taourirt) * 105.10
Figuig * 106.40
Rabat * 90.20
Zagora * 88.00
Tiznit 88.40
Ouarzazate 88.90
Agadir/Oufella 89.30
M'Hamid El Ghizlane * 90.20
Taroudant 97.80
Tafraoute * 102.70
Boumalne-Dadès * 103.70
Taza/Jebel Tazakka * 88.60
Tanger * 89.60
Tétouan/Hafa Safa * 101.10
Larache * 104.00
Chefchaouen * 105.90