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1 APi Guide d’initiation à la technique radio à destination des associations ag

1 APi Guide d’initiation à la technique radio à destination des associations agrées de sécurité civile Préambule : Le retour d’expérience a démontré que, dans des contextes ou dans des environnements particuliers et difficiles, soit par carence soit par saturation de la téléphonie, les moyens radios des organismes concourant à la sécurité civile font partie des rares moyens de communication fiables et disponibles. * Constat : vu le dimensionnement relativement limité de la plupart des dispositifs habituellement déployés, les capacités des moyens en place compensent et masquent les défauts de leurs installations et mauvais usages. Mais, pour des dispositifs étalés, dans de mauvaises conditions ou environnements particuliers, la qualité d’installation et d’usage de ces moyens radios devient prépondérante et fait la différence entre dispositif opérationnel ou pas ! De fait, la technique et le matériel radio, mieux c’est maîtrisé, plus l’action de secours est efficace, notre volonté commune. Le but de ce guide est d’aider à cette maîtrise. 2 APi Introduction : Ce guide n’est pas un cours sur le sujet, il n’a de but que l’initiation aux techniques de la radiocommunication, il a pour objectifs d’aider à : - Comprendre les principaux phénomènes qui régissent le domaine, - Connaitre les points qui nécessitent une attention particulière, - Avoir les clefs pour mettre en œuvre correctement une station radio, - Pouvoir diagnostiquer certains disfonctionnements et y remédier, - Etre en mesure d’instruire et de guider les opérateurs usagers des équipements. Il est orienté sur les problématiques de la radiocommunication au sein des Associations agrées de sécurité civile (AASC) et destinés à des personnes référentes sur le sujet. Il s’affranchit donc de la rigueur mathématique inutile à la compréhension des phénomènes. Pour atteindre ces objectifs, Il amène vers les aspects pratiques via des notions théoriques et techniques pour mieux comprendre le pourquoi des choses. Pour identifier les éléments principaux à retenir, ceux-ci sont rédigés en gras ou soulignés. Cette initiation se finalise par la conjonction de divers facteurs : - L’usage de ce guide. - L’usage d’autres supports ou documents techniques du domaine, dont règles internes de procédures radio. - La mise en œuvre de quelques mesures pratiques en vue d’améliorer le bon usage et le bon entretien des équipements. - Sur d’éventuels compléments explicatifs de personnes maîtrisant le sujet, antenniste, technicien du domaine électromagnétique, radioamateur certifié… Note : Concernant le monde radioamateur, le rapprochement avec un radio-club local ou une ADRASEC* peut être bénéfique sur le plan technique. *ADRASEC : Association départementale des radioamateurs au service de la sécurité civile. Voir : http://www.fnrasec.org Rédacteur : André PIOCH Brevet supérieur de technicien des matériels de détection électromagnétique. Bénévole à la Croix-Rouge française. Merci à toutes les personnes qui m’ont aidé ; soit indirectement au travers de leurs publications ; soit directement, notamment en m’accueillant, quelque part dans le Poitou, sur leur gros dispositif pour y mesurer les problématiques. Fin de rédaction : décembre 2019 3 APi Avant d’aller plus loin, un premier point sur vos connaissances : Savez-vous ? • Quels sont les éléments naturels qui influent fortement sur les liaisons radio ? • Pourquoi faire émettre un émetteur-récepteur sans son antenne est risqué pour le poste ? • Pourquoi une antenne non seulement ne doit rien toucher, mais être le plus dégagé possible ? • Pourquoi la communication peut-elle passer de bonne à mauvaise à quelques mètres près ? • En quoi la qualité de la liaison entre poste et antenne est-elle déterminante ? • Quel est le rapport entre la longueur d’onde, la fréquence, la taille de l’antenne et la portée utile ? • Sur quels points particuliers pouvez-vous améliorer les performances de certains de vos équipements ? • A quoi faire attention avant d’installer une station de base temporaire avec son mât d’antenne ? • Pourquoi certains obstacles sont-ils plus gênants que d’autres ? Si vous avez toutes les réponses, ce guide ne vous sera pas très utile ; sinon, les réponses qui vous manquent, vous les y trouverez avec d’autres précisions… 4 APi SOMMAIRE 1 – Notions d’onde radio - Principe d’onde - Période, fréquence, amplitude - Longueur d’onde - Les gammes de fréquences 2 – Emission et réception - Transport de l’information - Modes de modulation - La chaîne de transmission - Eléments déterminants la portée utile - Notion d’impédance 3 – L’onde électromagnétique (OEM) - Les champs d’énergie - La polarisation 4 – L’antenne - Rôle de l’antenne - Résonnance et accord - Bande passante - Diagramme de rayonnement et gain - Types d’antennes 5 – La propagation de l’OEM en fonction : - Distance et fréquence - Milieux et obstacles - Relief - Conditions atmosphériques - Pollution électromagnétique 6 – Réseau et station radio - Le réseau radio - La station principale - Le relais radio - Usage de mât et accessoires - Exemples de câbles et accessoires 7 – La gestion des équipements - L’entretien du matériel - Les essais radio - L’usage d’appareils de test 8 – S’équiper en matériel radio 9 – Annexes - Choix des câbles - Choix d’une antenne - Montage d’un mât sur terrain plat Les bases du domaine Les aspects pratiques 5 APi Notions d’onde radio Objectif : Acquérir les notions et le vocabulaire de base sur le phénomène. 1.1 Principe d’onde Le mot onde est à la racine du mot ondulation qui signifie variation régulière d’un élément dans le temps ou la distance, cet élément peut être la surface d’un liquide (vagues sur la mer) ou une valeur quelconque. L’onde électrique pure correspond à la variation régulière d’une valeur électrique, courant ou tension, elle résulte d’une fonction mathématique dite sinusoïdale, dont vous avez une représentation en suivant (courbe bleue). 1.2 Période, fréquence et amplitude Cette onde est définie par diverses caractéristiques : Représentation temporelle La période : On appelle période (symbole T) le temps mis par l’onde pour revenir au niveau de départ, c'est-à-dire lorsqu’elle est revenue à 0 après être passée par un maximum positif et un maximum négatif. Ici la période T = 20 millisecondes. Il est parfois fait appel à la notion de cycle. L’amplitude indique le niveau d’énergie de l’onde. En électricité elle indique souvent la tension exprimée en volt (V). Dans cet exemple, l’amplitude est de 5V. La fréquence (F) est le nombre de périodes en une seconde (s), elle s’exprime en Hertz (Hz). La période et la fréquence sont inverses : F = 1/T et T=1/F dans cet exemple : F=1/20ms = 1/0.02s = 50Hz Plus la fréquence est grande, plus la période est courte et plus l’onde est resserrée ; en radiocommunication, les fréquences sont généralement de l’ordre du Mégahertz (Mhz), c'est-à-dire en million de Hertz par seconde. En réception TV par satellite, on travaille en Gigahertz (GHz), c'est-à-dire en milliard d’Hertz par seconde. 6 APi Exemple : Les installations électriques de nos maisons sont alimentées par du courant alternatif, la notion d’alternance dans ce cas indique que le courant va dans un sens pendant l’alternance positive puis dans l’autre sens pendant l’alternance négative. La fréquence de ces alternances est de 50 Hz. La période de ce courant est donc 1/50=0.02s soit 2 centièmes de seconde ou 20 millisecondes. L’amplitude de la tension est de 220 V. Pour créer ce courant, nos centrales électriques utilisent des alternateurs. Le principe opposé au courant alternatif est le courant continu qui va toujours dans le même sens, c’est le cas lorsque le circuit est alimenté par une pile, une batterie, une dynamo (certains éclairages de vélo). 1.3 Longueur d’onde Une onde électrique ou radioélectrique se déplace dans les câbles, l’air ou dans l’espace. La distance parcourue le temps d’une période correspond à la longueur d’onde, lambda (λ ou parfois L), et elle s’exprime en mètre (m). Période et longueur d’onde sont donc étroitement liées. La longueur d’onde dépend donc de la fréquence (F) et de la vitesse de déplacement ou de propagation (C, qui signifie célérité) Elles sont liées par la formule : Lambda (λ ou L) = C/F On constate que fréquence et longueur d’onde sont inversement proportionnelles, plus l’une est grande, plus l’autre est petite. La vitesse de déplacement ou de propagation varie suivant le milieu ou le type de support dans lequel l’onde progresse, elle s’exprime en mètres par seconde, m/s. L’onde radioélectrique se déplace un peu moins vite dans les câbles que dans l’espace. Elle est aussi ralentie lorsqu’elle traverse un obstacle. La longueur d’onde varie donc suivant le support ou le milieu traversé. Dans l’espace et l’atmosphère, la célérité (C) ou vitesse de propagation de l’onde radioélectrique est de 3.108m/s (mètres par seconde) soit 300 000 km/s ou 300 000 000 mètres/seconde. De fait, dans l’air, une onde radio dont la fréquence est de 150Mhz, soit 150 000 000Hz ou 1,5.108Hz, a une longueur d’onde de : λ=C/F = 300 000 000 m/s divisé par 150 000 000 Hz = 2m Les rapports, entre la longueur d’onde et les dimensions des éléments qu’elle traverse ou rencontre, et entre cette longueur d’onde et les distances entre ces éléments, uploads/Management/a-guide-initiation-technique-radio-n3c.pdf