Wireless-ch02c-RFFundamentals-Théorie des Antennes

Wireless Networks
Réseaux sans-fil
Radio Frequency (RF) : Fondamentaux
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Antennes
Ex: Antenne filaire ¼ onde
Rôle: Amplification du
signal  Gain
•à l’émission
•à la réception
Dimensions:
proportionnelles à la
longueur d’onde/fréquence
Antennes Omnidirectionnelles
Antennes Directionelles
Antenne parabole
e.g. antenne de 14 dB
avec 40° d'ouverture
Antenne panneau
Antenne hélicoïdale
www.odessaoffice.com
Line of Sight (LOS)
Apparemment une ligne droite entre émetteur et récepteur…
Zone de Fresnel
Radio Line Of Sight
Visual Line of Sight
Zone de Fresnel
Série d’ellipses concentriques autour du LOS
d=distance du lien en miles
f=frequence en Ghz
r=en feet
Ex, pour 5 miles (8,35km), à 2,4 Ghz le rayon est de 31,25feet (9,52m)
Quelques conversions

mètre = feet x 0.3048

km = miles x 1.609344


r=43.3*sqrt(d/4f)
avec d en miles, f en Ghz et r en feet
r=17,32*sqrt(d/4f)
avec d en km, f en Ghz et r en m
Exemples
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Fresnel_zone_disrupted.png
Exercice
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


http://www.toulouse-sans-fil.net/wiki/TheorieOndes#Zones_de_Fresnel
Une zone de Fresnel est le volume d'espace enfermé par un ellipsoïde dont les
deux antennes forment les foyers.
Un lien radio aura la première zone de Fresnel dégagée (first Fresnel zone
clearance) si il n'y a pas d'objet à l'intérieur capable de causer suffisamment de
diffraction.
En pratique, il suffit d'avoir 60% de la première zone de Frenel dégagée. En
dessous, les perturbations vont être significatives...
Le rayon maximal (c'est un ellipsoïde) de la première zone de Fresnel est donné
par :
r=17,32*sqrt(d/4f)
avec d en km (distance entre les deux antennes), f en GHz et r en m.

"Exemples : Pour une distance entre deux antennes de 10 km à 2,412GHz (canal
1), nous avons r = 17,63 m. Pour information, voici les rayons en fonction de la
distance

1 km -> 3.3 m

3 km -> 5,9 m

4 km -> 6,7 m

5 km -> 7,5 m
Exercice… http://www.toulouse-sans-fil.net/wiki/TheorieOndes#Zones_de_Fresnel



Cependant, les obstacles ne sont pas toujours situés au milieu de la LOS
optique...
On a besoin de calculer le rayon de l'ellipsoïde au niveau de l'obstacle afin,
ensuite, de savoir si cette première zone de Fresnel est dégagée à au moins
60%
On l'obtient avec la formule suivante :
h=17,32*\sqrt{\frac{d1*d2}{f(d1+d2)}}
avec, f en GHz et d1, d2 les distances à partir du sommet de l'obstacle vers les
deux antennes en km et h en m.




"Exemple : Nous avons 10 km entre deux points (en ligne de vue) pour lesquels
nous souhaitons faire un lien à 2,4 Ghz. Un immeuble de 18 m est situé à 3 km
d'un des points. La zone de Fresnel est-elle suffisamment libre ?
On a ici f=2,4 GHz, d1=3 km et d2=7 km (inutile d'appliquer le théorème de
Pythagore, on a 18 m à 3000 m, c'est négligeable, sinon prendre d1=3000,05399
m ! De plus la formule donnant h est déjà approchée)
On obtient : h = 16,2 m et ça ne marche pas, la zone de Fresenl n'est pas assez
dégagée ! Un immeuble de 13 m aurait été préférable...
Attention, cette formule n'est pas valide dans le cas d'obstacles proches des
antennes et ne tient pas compte de la courbure de la terre (ici, au milieu, la
hauteur est de 1,96 m en prenant 6378,13 km pour le rayon de la Terre)
Equivalent Isotropic Radiated Power
(EIRP)  PIRE en français



C’est la puissance
effectivement
émise par
l’antenne
Elle tient donc en
compte le gain
apporté par
l’antenne
C’est la valeur qui
est règlementée
Intentional radiator
Sur la France

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

Le wifi sur la bande du 2.4GHz est libre
d'emploi en intérieur et exterieur, une
limitation des puissances du matériels est
en place :
En intérieur :
100mW de PIRE sur tout la bande.
En extérieur :
100mW de PIRE sur la plage 2400-2454MHz
10mW de PIRE sur la plage 2454-2483.5MHz
La mise en place de liaison entre node est autorisé
après l'envoi d'un dossier auprès de l'ART.
http://www.art-telecom.fr/publications/lignedir/index-ldrlan250703.htm
Les risques sanitaires
Effets Thermiques

Le phénomène de résonance :
Les effets thermiques, peuvent être amplifiés si les
fréquences auquelles le corps est soumis, est proche
des fréquences de résonance du corps.
Pour un adulte :

70 MHz isolé du sol
35 MHz sur la terre


Fréquence de résonance d'un
Puissance d’émission:

WiFi:

DCS :

GSM :

Antennes GSM :

Emetteur de la tour Eiffel :
cerveau ~ 400 MHz
<100mW
< 1W
< 2W
20 à 50 W
6 MW !
http://wifi.erasme.org