P 11 Hitch-Hiking Radar

P 11 Hitch-Hiking Radar
Année 2001-2002
encadrants : M.Christian PERSON, du département MO et M.Vincent KERBAOL, du
département SC.
partenaires : M.Bertrand CHAPRON, de l’IFREMER.
Mots clés : Rétrodiffusion, corrélation et déconvolution, rugosité de la surface,
transposition de fréquences, communications satellites, DVB-S.
Résumé
Ce projet, établi en collaboration avec le département océanographique de
l’IFREMER, vise à étudier la surface de la mer, par la récupération de signaux déjà existants.
De ce fait nous avons réalisé un récepteur capable de récupérer et de traiter via 2 paraboles
standards un signal de référence émis depuis un satellite géostationnaire (type Astra) et
l’image de ce même signal rétrodiffusé par la surface de la mer. Sa conception passe par
l’élaboration d’une chaîne de transposition en fréquence, de l’isolation et de l’identification
des canaux de référence, puis d’un module d’acquisition et de traitement des signaux.
1. Présentation et contexte du projet
On assiste actuellement à l’augmentation du nombre de canaux de communications
par voie satellite, provoquant, outre une pollution magnétique dense et des interférences
mutuelles résultantes, une certaine raréfaction des fréquences disponibles. La récupération
de signaux existants pour le compte de mission d’observation s’avère donc extrêmement
intéressante afin de réduire l’encombrement spectral mais aussi les coûts liés au lancement
de nouvelles missions.
Dans ce contexte, une telle approche, visant à étudier l’état de la mer, consiste alors à
concevoir un récepteur qui puisse récupérer simultanément le signal de référence (issu de la
source en trajet direct) et une image de ce signal rétrodiffusé par la surface de la mer.
2. Méthodologie développée pour aboutir
Il a d’abord fallu poser le contexte et spécifier le prototype par une recherche
bibliographique importante. De là nous avons déterminé les composants nécessaires à la
conception du produit : transposition en fréquence, isolation et identification des canaux de
référence issus du satellite, acquisition, corrélation du signal direct et du signal rétrodiffusé.
Nous avons ainsi distingué 4 grandes tâches sur lesquelles des équipes se sont partagées
En raison de la forte dépendance entre les différentes parties, du délai à respecter et des
difficultés techniques rencontrées, une coordination et une collaboration étroite entre chaque
équipe a été nécessaire afin de pouvoir ré-évaluer régulièrement les efforts, les difficultés
techniques ainsi que les objectifs à atteindre pour chaque activité.
3. Développement des différentes tâches et principaux résultats
31. Les axes de recherche bibliographique
Après avoir étudié le rapport d’une expérience similaire réalisée par des chercheurs
Italiens, nous avons effectué des recherches documentaires sur Internet, parmi les ouvrages
et articles publiés sur le sujet et plus particulièrement sur la rétrodiffusion, sur les différents
satellites et les caractéristiques techniques des signaux correspondants (PIRE, fréquence,
polarisation,…).
Cette recherche nous a permise de déterminer les composants nécessaires à la construction
du prototype.
32. Le choix des composants
Plusieurs critères nous ont influencé dans le choix des composants :la fréquence de
travail, le bilan de liaison, le coût du matériel, le délai à respecter, et la stratégie employée
pour atteindre notre objectif.
33. Isolation et transposition en fréquence des canaux
Pour acquérir le signal et ensuite le traiter, nous avons transposé le signal dans la
bande 0-100 MHz, bande exploitable par le module d’échantillonnage (un oscillateur
numérique Lecroy).
Pour ne conserver que les canaux qui nous intéressaient dans cette bande (Puissance,
rapport signal à bruit,…), nous avons utilisé un filtre de type GSM nous permettant d’isoler 3
canaux.
34. Acquisition et corrélation des signaux
Grâce à un oscillateur numérique relié à un PC via un bus GPIB, ainsi qu’au logiciel
ScopeXplorer, nous avons réalisé l’acquisition des signaux afin de pouvoir traiter le signal,
c’est-à-dire effectuer des opérations de filtrage et de corrélation ; nous avons choisis pour
cette partie d’utiliser Matlab.
Ceci nous a permis par exemple d’extraire un canal, de mesurer le déphasage entre les 2
signaux directs provenant d’un satellite afin de calculer la distance qui séparaient les 2
paraboles en réception.
4. Conclusions et perspectives
Nous avons réalisé un prototype capable d’acquérir des signaux issus d’un satellite
afin de les traiter et d’en extraire l’information souhaitée.
Ainsi il est maintenant possible d’obtenir la réponse impulsionnelle de la surface de la mer
après déconvolution par le signal de référence pour ensuite être analysé d’un point de vue
géophysique afin de caractériser la rugosité de la surface qui traduit l’état de la mer.
Bibliographie
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