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.

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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