ITU-R RAPPORT RS 2094 FRENCH-2007 Studies related to the compatibility between Earth exploration-satellite service (active) and the radiodetermination service in the 9 300-9 500 MHh ex.pdf

1、 Rap. UIT-R RS.2094 1 RAPPORT UIT-R RS.2094 Etudes relatives la compatibilit entre le service dexploration de la Terre par satellite (actif) et le service de radioreprage dans les bandes 9 300-9 500 MHz et 9 800-10 000 MHz, et entre le service dexploration de la Terre par satellite (actif) et le ser

2、vice fixe dans la bande 9 800-10 000 MHz (2007) TABLE DES MATIRES Page 1 Introduction 3 2 SETS (actif) 3 2.1 Applications 3 2.2 Paramtres. 3 3 Services de radioreprage. 5 3.1 Applications 5 3.2 Paramtres. 5 4 Service fixe. 11 4.1 Applications 11 4.2 Paramtres. 12 5 Analyse des brouillages 13 5.1 Ana

3、lyse Etude N 1: Evaluation des risques de brouillage des capteurs spatioports actifs exploitant la bande 9 300-9 500 MHz et la bande 9 800-10 000 MHz causs par le service de radioreprage 13 5.1.1 Dmarche de lanalyse 13 5.1.2 Rsultats de lanalyse . 17 5.1.3 Techniques de limitation des brouillages au

4、 niveau des SAR . 21 5.1.4 Conclusion de lanalyse 22 5.2 Analyse Etude N 2: Evaluation de la probabilit de brouillage du SETS (actif) dans la bande 9 300-9 500 MHz causs par des radars mtorologiques au sol. 22 5.2.1 Paramtres simuls du SETS (actif). 22 5.2.2 Paramtres simuls des radars mtorologiques

5、 23 5.2.3 Rsultats . 23 5.2.4 Conclusion . 24 2 Rap. UIT-R RS.2094 Page 5.3 Analyse Etude N 3: Evaluation des niveaux de brouillage maximums causs par le SETS (actif) dans le service de radiolocalisation dans les bandes 9 300-9 500 MHz et 9 800-10 000 MHz 24 5.3.1 Dmarche de lanalyse 24 5.3.2 Rsulta

6、ts de lanalyse . 25 5.3.3 Discussion sur la limitation des brouillages. 26 5.3.4 Conclusion de lanalyse 27 5.4 Analyse Etude N 4: Analyse des risques de brouillage causs par le SETS (actif) sur des radars mtorologiques au sol utiliss dans le service de radiolocalisation dans la bande 9 300-9 500 MHz

7、 . 27 5.4.1 Analyse prliminaire 28 5.4.2 Autres facteurs de limitation des brouillages dans les radars mtorologiques . 32 5.4.3 Conclusion Rvaluation des donnes de lanalyse prliminaire 36 5.5 Analyse Etude N 5: Etudes de compatibilit entre le SETS (actif) et le service fixe dans la bande 9 800-10 00

8、0 MHz . 39 5.5.1 Dmarche de lanalyse 39 5.5.2 Rsultats de lanalyse . 43 5.5.3 Conclusion de lanalyse 50 6 Exemples de techniques de limitation des brouillages des SAR spatioports 50 6.1 Exemple 1: Choix des caractristiques dmission des capteurs spatioports actifs du SETS (actif) visant limiter les b

9、rouillages pour une utilisation dans la largeur de bande de 500 MHz au voisinage de 9,6 GHz 50 6.1.1 Choix des caractristiques du SETS (actif) visant limiter les brouillages 50 6.1.2 Conclusion de lanalyse 53 6.2 Exemple 2: Technique de limitation des brouillages applicables une antenne SAR3 capteur

10、 actif spatioport du SETS (actif) en vue dune utilisation dans la largeur de bande de 500 MHz au voisinage de 9,6 MHz 53 6.2.1 Caractristiques techniques des antennes SAR3 capteur actif spatioport large bande 53 6.2.2 Caractristiques techniques des systmes radars terrestres 55 6.2.3 Profils de puiss

11、ance reue au niveau des stations terrestres 55 6.2.4 Conclusion de lanalyse 57 Rap. UIT-R RS.2094 3 Page 7 Rsum et conclusion . 57 8 Documents de rfrence . 57 4 Rap. UIT-R RS.2094 1 Introduction Lobjectif de ce Rapport est de synthtiser les conclusions des tudes relatives la compatibilit entre le se

12、rvice dexploration de la Terre par satellite (SETS) (actif) et le service de radioreprage dans les bandes 9 300-9 500 MHz et 9 800-10 000 MHz, et entre le SETS (actif) et le service fixe dans la bande 9 800-10 000 MHz. 2 SETS (actif) 2.1 Applications Il est prvu de mettre en exploitation en 2007 cin

13、q radars synthse douverture (ci-aprs SAR pour synthetic aperture radar) dans la bande au voisinage de 9,6 GHz: dune part, les SAR bord dune constellation de quatre satellites non encore lancs, commands par lASI (Agence spatiale italienne), et dautre part, un SAR nomm SAR3 actuellement en cours dtude

14、s la NASA (Administration nationale de laronautique et de lespace amricaine). Du fait des capacits dalimentation limites bord, les SAR exploitant des frquences au voisinage de 9,6 GHz seront normalement activs et dsactivs depuis la Terre de faon ne balayer que certaines zones. Dans ce mode opratoire

15、, le SAR ne transmet que pendant 10 20% du temps. En mode spotlight, le satellite fonctionnera avec un angle douverture compris entre 20 et 44 et les donnes seront collectes en balayant gnralement de 49 65 fauches de 20 km en distance par 0,35 km en azimut. Les donnes formeront ainsi une mosaque de

16、fauches en azimut permettant de traiter une image de 20 km par 20 km. 2.2 Paramtres Le Tableau 1 fournit les caractristiques techniques des capteurs actifs spatioports dans la bande 9 300-10 000 MHz; les diagrammes de gain dantenne de SAR1, SAR2 et SAR3 figurent respectivement aux Tableaux 2, 3 et 4

17、. TABLEAU 1 Caractristiques techniques des SAR examins dans la prsente tude Paramtre SAR1 SAR2 SAR3 Altitude orbitale (km) 400 619 506 Inclinaison orbitale (degrs) 57 98 98 Frquence centrale RF (GHz) 9,6 9,6 9,6 Valeur de crte de la puissance rayonne (W) 1 500 5 000 25 000 Modulation dimpulsion Modu

18、lation linaire en frquence (chirp) Modulation linaire en frquence (chirp) Modulation linaire en frquence (chirp) Largeur de bande du chirp (MHz) 10 400 450 Dure dimpulsion (s) 33,8 10-80 1-10 Frquence de rptition des impulsions (ips) 1 736 2 000-4 500 410-515 Rapport cyclique (%) 5,9 2,0-28,0 0,04-0

19、,5 Taux de compression en distance 338 60 Horizontal (azimut) Gh(h ) = 0 612,2(h )2Gh(h ) = 12 Gh(h ) = 0 27,0 (h ) Gh(h ) = 35 h1,3 Diagramme de faisceau G() = Gv(v ) + Gh(h ), 3 max TABLEAU 3 Diagramme de gain dantenne du SAR2 au voisinage de 9,6 GHz Diagramme Gain G() (dBi) en fonction de langle

20、hors axe (degrs) Plage angulaire (degrs) Vertical (lvation) Gv(v ) = 46,0 0,835(v )2Gv(v ) = 31,0 Gv(v ) = 26,0 Gv(v ) = 10,0 v30 Horizontal (azimut) Gh(h ) = 0 444,5(h )2Gh(h ) = 16 Gh(h ) = 20,0 (h ) h 0,7 Diagramme de faisceau G() = Gv(v ) + Gh(h ), 3 max 6 Rap. UIT-R RS.2094 TABLEAU 4 Diagramme

21、de gain dantenne du SAR3 au voisinage de 9,6 GHz Diagramme Gain G() (dBi) en fonction de langle hors axe (degrs) Plage angulaire (degrs) Vertical (lvation) Gv(v) = 42,5 9,92(v)2Gv(v) = 31,4 0,83 vGv(v) = 10,5 0,133 v0 30 Horizontal (azimut) Gh(h) = 0,0 9,07(h)2Gh(h) = +1,9 12,08 hGh(h) = 48 0 4,13 D

22、iagramme de faisceau G() = Gv(v) + Gh(h) 3 Services de radioreprage 3.1 Applications De nombreux types de radars diffrents utilisent la bande 8 500-10 500 MHz sur des plateformes terrestres, transportables, embarques sur des navires ou spatioportes. Les fonctions de radioreprage dans cette gamme de

23、frquences incluent notamment la veille arienne et la veille de surface, la cartographie du sol, le suivi de terrain, la navigation (aronautique et maritime) et la mtorologie (aroporte et terrestre). 3.2 Paramtres Les caractristiques des radars de radioreprage sont fournies en rfrence 1. Elles provie

24、nnent de dix systmes radars aroports, neuf systmes radars installs bord de navires et huit systmes de radiobalises/radars terrestres exploitant la bande 8 500-10 500 MHz. En outre, un ensemble de systmes radars reprsentatifs fonctionnant dans la bande 9 300-10 000 MHz a t slectionn pour les tudes pr

25、sentes ci-aprs. Les caractristiques des radars sont indiques dans les Tableaux 5, 6, et 7. TABLEAU 5 Caractristiques des radars de radioreprage aroports dans la bande 8 500-10 500 MHz Caractristiques Systme A1 Systme A2 Systme A3 Fonction Radar de veille et de poursuite (multifonction) Radar de veil

26、le aroport Radar de cartographie du sol et de suivi de terrain (multifonction) Gamme de syntonisation (MHz) 9 300-10 000 8 500-9 600 9 240, 9 360 et 9 480 Modulation Impulsion Impulsion Modulation par position dimpulsion agile en frquence non cohrente Puissance de crte lentre de lantenne (kW) 17 143

27、 (min) 220 (max) 95 Rap. UIT-R RS.2094 7 TABLEAU 5 (suite) Caractristiques Systme A1 Systme A2 Systme A3 Largeurs dimpulsion (s) et frquence de rptition des impulsions 0,285; 8 de 200 23 000 ips 2,5; 0,5 400 et 1 600 ips 0,3, 2,35 et 4 2 000, 425 et 250 ips, resp. Rapport cyclique maximal (%) 0,0132

28、 0,001 0,001 Temps de monte/descente de limpulsion (s) 0,01/0,01 0,02/0,2 0,1/0,1 Dispositif de sortie Tube ondes progressives Magntron syntonisable Magntron syntonisable cavits Type de configuration de lantenne Pinceau Eventail Pinceau Type dantenne Rseau dlments plan Rflecteur parabolique Antenne

29、plaque rseau dlments plan Polarisation de lantenne Linaire Linaire Circulaire Gain dantenne dans le faisceau principal (dBi) 32,5 34 28,3 Ouverture du faisceau dantenne en lvation (degrs) 4,6 3,8 5,75 Ouverture du faisceau dantenne dans le plan azimutal (degrs) 3,3 2,5 5,75 Frquence de balayage hori

30、zontal de lantenne 118 balayages/min 6 ou 12 tours/min Jusqu 53 balayages/min Type de balayage horizontal de lantenne (continu, alatoire, sectoriel, etc.) Sectoriel: 60 (mcanique) 360 (mcanique) Sectoriel: 60 (mcanique) Frquence de balayage vertical de lantenne 59 balayages/min Sans objet Jusqu 137

31、balayages/min Type de balayage vertical de lantenne Sectoriel: 60 (mcanique) Sans objet Sectoriel: +25/40 (mcanique) Niveau dans les lobes latraux de lantenne (premiers lobes latraux et lobes latraux extrmes) 7,5 dBi 15 Non spcifi 5,3 dBi 10 Hauteur dantenne Altitude de laronef porteur Altitude de l

32、aronef porteur Altitude de laronef porteur Largeur de bande du rcepteur, frquence intermdiaire (FI) 3 dB (MHz) 3,1; 0,11 5 5,0 1,8 et 0,8 Facteur de bruit du rcepteur (dB) Non spcifi Non spcifi 6 Signal minimum dtectable (dBm) 103 107; 101 101 Largeur totale du chirp (MHz) Sans objet Sans objet Sans

33、 objet Largeur de bande en mission RF (MHz) 3 dB 20 dB 3,1; 0,11 22,2; 0,79 0,480; 2,7 1,5; 6,6 (fonction de la frquence et de la largeur dimpulsion) De 100 118 De 102 120 8 Rap. UIT-R RS.2094 TABLEAU 5 (suite) Caractristiques Systme A7d Systme A8 Systme A10 Fonction Navigation Veille (radiolocalisa

34、tion) mto Evitement des perturbations atmosphriques, cartographie, veille Gamme de syntonisation (MHz) Agilit en frquence dimpulsion impulsion sur 340 MHz 9 250-9 440, agilit en frquence dimpulsion impulsion, par pas de 20 MHz Impulsion de prchauffage: 9 337 et 9 339 (avant chaque impulsion utile) I

35、mpulsion utile: 9 344 Modulation Impulsion MF linaire Impulsion MF Impulsion Puissance de crte lentre de lantenne 50 kW 10 kW 26 W (14 dBW) Largeur dimpulsion (s) et frquence de rptition des impulsions 10 approx. 380 ips 5 et 17 2 500, 1 500, 750, et 400 ips (toutes largeurs dimpulsion) 9 337 et 9 3

36、39 MHz: 1-29 s 2 200-220 ips (avec dcalage temporaire alatoire: dithering) pour toutes les largeurs dimpulsion; 9 344 MHz: 1,7-2,4; 2,4-4,8; 4,8-9,6; 17; 19 et 29 s 2 200-220 ips (avec dcalage temporaire alatoire: dithering)Rapport cyclique maximal 0,004 0,04 9 337 et 9 339 MHz: 0,0649 344 MHz: 0,01

37、1 (avec des impulsions de 17 s)Temps de monte/descente de limpulsion (s) 0,1/0,1 0,1/0,1 9 337 et 9 339 MHz: 0,3/0,2 9 344 MHz: 0,5/0,5 Dispositif de sortie Tube ondes progressives Tube ondes progressives Diode IMPATT Type de diagramme de rayonnement dantenne Pinceau/ventail Eventail Pinceau Type da

38、ntenne Rflecteur parabolique Rseau fentes Rseau plan Polarisation de lantenne Horizontale Verticale et horizontale Horizontale Gain dantenne dans le faisceau principal (dBi) 34,5 32 29 Ouverture du faisceau dantenne en lvation (degrs) 4,0 9,0 1 o: T: largeur dimpulsion du chirp (s) Bc : largeur de b

39、ande du chirp mis pendant la dure dimpulsion T (Hz) R:largeur de bande du rcepteur 3 dB Dans le cas des systmes tudis, la largeur de bande des radars mtorologiques est de 10 MHz et la largeur dimpulsion chirp du SAR est de 10 s; lOTR est donc nul. Une valeur de FDR de 0 dB a donc t utilise pour les

40、simulations. 5.4.1.4 Rsultats de lanalyse Etant donn que la capacit des radars mtorologiques terrestres limiter les brouillages SAR ntait pas connue lors de lanalyse prliminaire, on a pris comme rfrence un rapport I/N gnrique de 6 dB. Cependant, le rapport de 6 dB correspond une onde entretenue ou u

41、n signal de brouillage assimilable du bruit; il nest donc peut-tre pas applicable au signal dun SAR spatioport caractris par des impulsions modules linairement en frquence. Il importe par ailleurs de souligner que le radar utilis lors des simulations ainsi que dautres types de radars mtorologiques t

42、errestres exploitant la bande tudie ne possdent pas ncessairement de techniques de limitation des brouillages telles que celles dcrites dans la Recommandation UIT-R M.1372 pour liminer les effets des impulsions de brouillage. Les rsultats prliminaires prsents ne doivent donc pas tre utiliss pour dte

43、rminer la compatibilit partir de considrations de traitement du signal. 5.4.1.5 Rsultats du balayage volumique du radar Le Tableau 18 prsente les rsultats des simulations en balayage volumique. Les dures sont indpendantes de la valeur maximale du rapport I/N. Elles fournissent des informations sur le temps pendant lequel un oprateur peut tre gn par des brouillages causs par un SAR avant que toute technique de limitation ou tout gain de traitement ne soit appliqu aux rsultats. Le Tableau fournit