ITU-R RAPPORT SM 2155 FRENCH-2009 Man-made noise measurements in the HF range《高频(HF)频段的人工噪声测量》.pdf

1、 Rapport UIT-R SM.2155(09/2009)Mesures du bruit artificiel dans la gamme des ondes dcamtriquesSrie SMGestion du spectreii Rap. UIT-R SM.2155 Avant-propos Le rle du Secteur des radiocommunications est dassurer lutilisation rationnelle, quitable, efficace et conomique du spectre radiolectrique par tou

2、s les services de radiocommunication, y compris les services par satellite, et de procder des tudes pour toutes les gammes de frquences, partir desquelles les Recommandations seront labores et adoptes. Les fonctions rglementaires et politiques du Secteur des radiocommunications sont remplies par les

3、 Confrences mondiales et rgionales des radiocommunications et par les Assembles des radiocommunications assistes par les Commissions dtudes. Politique en matire de droits de proprit intellectuelle (IPR) La politique de lUIT-R en matire de droits de proprit intellectuelle est dcrite dans la Politique

4、 commune de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI en matire de brevets, dont il est question dans lAnnexe 1 de la Rsolution UIT-R 1. Les formulaires que les titulaires de brevets doivent utiliser pour soumettre les dclarations de brevet et doctroi de licence sont accessibles ladresse http:/www.itu.int/ITU-

5、R/go/patents/fr, o lon trouvera galement les Lignes directrices pour la mise en oeuvre de la politique commune en matire de brevets de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI et la base de donnes en matire de brevets de lUIT-R. Sries des Rapports UIT-R (Egalement disponible en ligne: http:/www.itu.int/publ/R

6、-REP/fr) Sries Titre BO Diffusion par satellite BR Enregistrement pour la production, larchivage et la diffusion; films pour la tlvision BS Service de radiodiffusion sonore BT Service de radiodiffusion tlvisuelle F Service fixe M Services mobile, de radioreprage et damateur y compris les services pa

7、r satellite associs P Propagation des ondes radiolectriques RA Radio astronomie RS Systmes de tldtection S Services par satellite SA Applications spatiales et mtorologie SF Partage des frquences et coordination entre les systmes du service fixe par satellite et du service fixe SM Gestion du spectre

8、Note: Ce Rapport UIT-R a t approuv en anglais par la Commission dtudes aux termes de la procdure dtaille dans la Rsolution UIT-R 1. Publication lectronique Genve, 2010 UIT 2010 Tous droits rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord

9、crit pralable de lUIT. Rap. UIT-R SM.2155 1 RAPPORT UIT-R SM.2155 Mesures du bruit artificiel dans la gamme des ondes dcamtriques (2009) 1 Introduction, contexte Le bruit radiolectrique provenant de diffrentes sources provoque ltage dentre des rcepteurs un certain niveau RF de bruit de fond, que les

10、 signaux utiles doivent dpasser pour pouvoir tre reus de faon satisfaisante. La Recommandation UIT-R P.372 dfinit le terme bruit radiolectrique ainsi que ses diffrentes sources et indique des valeurs moyennes pour chaque source sparment. Au-dessous de 1 GHz, le bruit prdominant peut provenir dune ou

11、 de plusieurs des sources suivantes, en fonction de la frquence: bruit galactique; bruit atmosphrique d aux clairs; bruit artificiel. Dans la gamme de frquences des ondes dcamtriques, on rencontre gnralement un mlange de bruit atmosphrique et de bruit artificiel, tandis que dans la gamme des ondes m

12、triques/dcimtriques, on rencontre essentiellement du bruit artificiel. Le bruit atmosphrique provient principalement des clairs. Ses valeurs moyennes sont bien tablies et ne sont pas susceptibles de beaucoup voluer sur une longue priode. Quant au bruit artificiel, il sagit de la somme cumulative de

13、toutes les missions non voulues produites par plusieurs quipements lectriques et lectroniques, y compris les missions produites par les systmes de tlcommunication filaires (lignes lectriques, rseaux locaux, etc.). Le niveau du bruit artificiel dpend fortement de la densit et de la nature des ces sou

14、rces mettrices de bruit. Il peut en outre beaucoup voluer sur plusieurs annes. Le prsent Rapport donne des solutions pratiques pour mesurer le bruit artificiel au-dessous de 30 MHz. En raison de la propagation, de la forte occupation des frquences et de la quasi-inexistence dantennes sans perte, il

15、est beaucoup plus difficile de mesurer le bruit radiolectrique au-dessous de 30 MHz quau-dessus. Une partie importante du bruit radiolectrique est le bruit artificiel rsultant des missions brouilleuses des dispositifs lectriques et lectroniques. Les missions produites par chacun de ces dispositifs p

16、euvent tre classes dans les catgories suivantes: bruit blanc gaussien: missions qui ont une distribution damplitude de type bruit et dont la largeur de bande est gnralement suprieure la largeur de bande de mesure; bruit impulsionnel: missions qui sont prsentes uniquement pendant un certain pourcenta

17、ge de temps, qui sont gnralement constitues de trains dimpulsions (salves) de dure limite et brve et qui se rptent parfois avec une certaine frquence (frquence de rptition des impulsions ou PRF); bruit sur une seule porteuse: missions dont lamplitude est plus ou moins constante et dont la largeur de

18、 bande est infrieure la largeur de bande de mesure. La Recommandation UIT-R P.372 dfinit le bruit artificiel comme tant la somme de plusieurs missions produites par un nombre inconnu de sources. Le bruit sur une seule porteuse est 2 Rap. UIT-R SM.2155 gnralement reu en provenance dune seule source u

19、niquement et, en tant que tel, est exclu de la dfinition du bruit artificiel. Lors de la mesure du bruit radiolectrique, il faut sassurer, par la slection de lemplacement et de la frquence de mesure, que cette partie du bruit artificiel ne prdomine pas dans les rsultats. La somme cumulative de nombr

20、euses sources mettant du bruit sur une seule porteuse et du bruit blanc gaussien donne rapidement un signal de type bruit blanc gaussien dans le rcepteur, ce qui nest pas vrai pour de nombreuses sources de bruit impulsionnel. En effet, dans un enregistrement sur une longue priode de bruit artificiel

21、 contenant des impulsions provenant de plusieurs centaines de sources diffrentes, on pourra toujours distinguer les caractristiques des impulsions. La Recommandation UIT-R SM.1753 contient des lignes directrices sur la mesure et lvaluation du bruit radiolectrique dans toutes les gammes de frquences.

22、 Le prsent Rapport dcrit plus en dtail les mesures du bruit dans la gamme des ondes dcamtriques et porte notamment sur lvaluation du bruit impulsionnel et sur la sparation du bruit artificiel et du bruit atmosphrique. Cette approche correspond la mesure de type C dans la Recommandation UIT-R SM.1753

23、. A titre dexemple, le Rapport dcrit galement le systme de mesure du bruit artificiel en ondes dcamtriques utilis en Allemagne et les rsultats quil permet dobtenir. 2 Paramtres caractristiques du bruit artificiel 2.1 Bruit blanc gaussien Pour le bruit blanc gaussien, il suffit de mesurer le niveau q

24、uadratique moyen (RMS) du bruit artificiel, intgr sur une priode suffisamment longue (par exemple 1 s). La procdure habituellement suivie consiste appliquer le dtecteur RMS du rcepteur de mesure et enregistrer les rsultats indiqus, dont on peut ensuite faire la moyenne sur lintervalle de temps souha

25、it (par exemple 1 h). 2.2 Bruit impulsionnel En rgle gnrale, la fonction type amplitude/temps des sources relles de bruit impulsionnel nest pas rectangulaire. En revanche, ces sources mettent une srie dimpulsions trs brves qui peuvent tre considres comme tant des salves (voir la Fig. 1). FIGURE 1 Ni

26、veau en fonction du temps dune source type de bruit impulsionnel Rapport SM.2155-01tASalveImpulsionRap. UIT-R SM.2155 3 Pour caractriser le bruit impulsionnel et les risques associs de brouillage des rcepteurs de radiocommunication, les paramtres suivants sont particulirement utiles: niveau des impu

27、lsions ou des salves; longueur des impulsions ou des salves; dure entre deux rptitions dimpulsion ou de salve; dure totale des impulsions ou des salves en pourcentage. La plupart des paramtres mentionns ci-dessus ne peuvent pas tre mesurs directement. Lquipement de mesure doit donc collecter des cha

28、ntillons en utilisant un trs haut dbit, chantillons qui ne sont pas pondrs par la fonction d“chantillonnage des donnes brutes“ du dtecteur. Les paramtres du bruit impulsionnel et leur distribution statistique sont obtenus ultrieurement dans le cadre du processus dvaluation. 3 Problmes et solutions D

29、ans la gamme des ondes dcamtriques, les principaux problmes rencontrs sont indiqus ci-aprs. Pour chacun deux, une solution est propose. a) Il est impossible de trouver une frquence de mesure du bruit laquelle aucune mission utile ou voulue nest produite pendant toute la dure de la mesure (gnralement

30、 24 h) en raison de la forte occupation du spectre dans les ondes dcamtriques et de la rception dmissions loignes. Solution: le systme de mesure doit slectionner la frquence de mesure et en changer automatiquement. Juste avant deffectuer la mesure relle, le systme balaie la plage de frquences souhai

31、te et utilise, pour la mesure qui suit, la frquence laquelle le niveau est le plus faible. b) Le bruit atmosphrique (par exemple d aux clairs) ainsi que certaines missions voulues, reus par le biais de la propagation de londe ionosphrique, peuvent avoir les mmes caractristiques que le bruit artifici

32、el et tre difficiles identifier. Toutefois, si seul le bruit artificiel doit tre mesur, il est ncessaire de sparer le bruit atmosphrique du bruit artificiel caus par des sources locales. Solution: les mesures du bruit artificiel sont ralises simultanment deux emplacements (emplacement de mesure et e

33、mplacement de rfrence). La distance entre les deux emplacements est comprise entre 0,5 km et 10 km. Les quipements sont parfaitement synchroniss temporellement. Les formes donde caractristiques qui sont dtectes aux deux emplacements sont supposes tre reues par le biais de londe ionosphrique et sont

34、supprimes du rsultat de mesure du bruit artificiel par un processus de corrlation. c) En raison de la propagation, les missions des metteurs de radiodiffusion produisent des niveaux de signal reu qui sont suprieurs de plus de 100 dB au niveau du bruit artificiel, ce qui entrane une surcharge de lqui

35、pement de mesure sensible et de faux rsultats. Solution: des filtres passe-bande sont utiliss avant le premier tage damplification de lquipement de mesure. Le niveau du signal dans les bandes utilises par des systmes de radiodiffusion est alors rduit dau moins 20 dB dans la ou les plages de mesure s

36、ouhaites. Par ailleurs, on ne peut utiliser dantenne active avec un pramplificateur intgr car le pramplificateur serait toujours susceptible dtre surcharg vu quil serait situ avant le filtre. d) En raison de la propagation, le niveau du bruit blanc gaussien dans chaque gamme de frquences dpendra de

37、lheure du jour. Il ne suffit donc pas de dterminer une seule valeur 4 Rap. UIT-R SM.2155 correspondant la moyenne des rsultats de mesure du bruit blanc gaussien collects pendant toute une journe. Solution: la mesure est ralise sur 24 heures. La moyenne des rsultats est faite sur chaque heure, ce qui

38、 donne 24 valeurs de niveau du bruit blanc gaussien pour chaque mesure. e) En raison des grandes longueurs donde au-dessous de 30 MHz, il est impossible de raliser un doublet accord en espace libre ou nimporte quelle autre antenne sans perte comme cela est suppos dans la Recommandation UIT-R P.372.

39、Dans la pratique, aucune antenne de mesure ne pourra transfrer toute lnergie disponible du champ au rcepteur. Solution: on dtermine le facteur dantenne moyen et on lutilise pour corriger les valeurs de mesure avant de calculer le facteur de bruit externe. 4 Equipement et montage de mesure Pour mesur

40、er le bruit artificiel au-dessous de 30 MHz, y compris le bruit impulsionnel, il faut lquipement suivant. TABLEAU 1 Spcifications de lquipement de mesure de base Partie de lquipement Spcifications importantes, remarques Antenne en ondes dcamtriques Diagramme horizontal: non directif Exemple: antenne

41、 unipolaire courte au sol avec lments radiaux Facteur dantenne 5 MHz: 35 dB (1)Facteur dantenne entre 12 et 30 MHz: 20 dB Cble dalimentation avec ferrites afin de supprimer les ondes de gaine Filtre passe-bande en ondes dcamtriques pour rduire le niveau du signal dans les bandes utilises par des sys

42、tmes de radiodiffusion Rduction 20 dB entre 9-5 000 kHz, 5 600-12 000 kHz, 13 600-19 000 kHz, 21 500-30 000 kHz Affaiblissement dans la bande passante 4 dB Amplificateur faible bruit Plage de frquences minimale: 3-30 MHz Gain: 15 dB Facteur de bruit au-dessous de 10 MHz: 6 dB Facteur de bruit au-des

43、sus de 10 MHz: 3 dB Rcepteur de mesure Analyseur FFT ou analyseur balayage Vitesse dchantillonnage: 20 kHz (2)Dure dacquisition/de balayage: 1 s (3)Interface pour le transfert direct des donnes lordinateur Largeur de bande de rsolution: 10 kHz(2)Ordinateur avec logiciel de commande Configurer et com

44、mander le rcepteur de mesure Stocker les donnes Assurer la synchronisation temporelle des quipements (4)Rap. UIT-R SM.2155 5 Notes du Tableau 1: (1)Le facteur dantenne dsigne le facteur de conversion appliquer lors de la conversion de la tension aux bornes de lantenne en intensit de champ. Il est gn

45、ralement donn en dB et utilis comme suit: E = U + AF o: E : intensit du champ lectrique (dB(V/m) U : tension de sortie de lantenne (dB(V) AF : facteur dantenne (dB) Il est noter que, uniquement pour les antennes directives, il faut utiliser le facteur dantenne moyen, intgr sur tous les angles dazimu

46、t et dlvation possibles. Lorsque les sources de bruit sont rparties uniformment, la puissance de bruit reue par une antenne de mesure directive et celle reue par une antenne isotrope thorique seront les mmes. Dans ce contexte, on obtient le facteur dantenne moyen en appliquant une correction appropr

47、ie au gain dantenne dans la direction spcifique. (2)La largeur de bande de mesure est base sur le systme de radiodiffusion au-dessous de 30 MHz, avec un espacement des canaux (DRM) de 10 kHz et une largeur de bande maximale de 20 kHz. Lutilisation dune plus grande largeur de bande de rsolution rduir

48、ait les chances de trouver une frquence libre pour la mesure. Limpulsion la plus courte qui peut tre entirement dtecte avec une largeur de bande de rsolution de 10 kHz est de 2/20 kHz = 100 s. Pour pouvoir dtecter chaque impulsion, la vitesse dchantillonnage doit tre au moins gale au double de la largeur de bande de rsolution.