ITU-R SM 1754 FRENCH-2006 Measurement techniques of ultra-wideband transmissions《超宽带传输测量技术 问题ITU-R 227 1》.pdf

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1、 Rec. UIT-R SM.1754 1 RECOMMANDATION UIT-R SM.1754 Techniques de mesure des missions bande ultralarge (Question UIT-R 227/1) (2006) Domaine de comptence Compte tenu de lexistence de deux mthodes gnrales de mesure (dans le domaine temporel et dans le domaine frquentiel), on trouvera dans la prsente R

2、ecommandation les techniques appropries de mesure des missions bande ultralarge (UWB, ultralarge-wideband). LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les missions intentionnelles depuis des dispositifs utilisant des techniques bande ultralarge (UWB, ultralarge-wideband) peuvent st

3、endre sur une trs large gamme de frquences; b) que lon dveloppe actuellement des dispositifs utilisant des techniques UWB dont les missions occupent de nombreuses attributions des services de radiocommunication; c) que les techniques UWB peuvent tre intgres de nombreuses applications hertziennes tel

4、les que les communications courte porte en intrieur ou en extrieur, limagerie radar, limagerie mdicale, le suivi des biens, la surveillance, les radars de vhicule ou le transport intelligent; d) quune mission UWB peut tre une squence dimpulsions de courte dure; e) que les missions UWB peuvent ressem

5、bler du bruit, ce qui risque den rendre la mesure encore plus difficile; f) que la mesure dune mission UWB est diffrente de celle dun signal mis par un systme de radiocommunication classique; g) que la mesure et lvaluation correctes de la densit spectrale de puissance sont des questions essentielles

6、 considrer pour tout rayonnement, notant a) que la Recommandation UIT-R SM.1755 contient des termes et dfinitions associs aux techniques et aux dispositifs UWB; b) quil existe deux mthodes gnrales de mesure (dans le domaine temporel et dans le domaine frquentiel) ayant chacune leurs avantages et leu

7、rs inconvnients, recommande 1 de prendre en considration les techniques dcrites dans lAnnexe 1 de la prsente Recommandation pour mesurer les missions UWB. 2 Rec. UIT-R SM.1754 Annexe 1 Techniques de mesure des missions bande ultralarge 1 Introduction Il existe plusieurs techniques permettant de gnre

8、r des signaux UWB laide de diffrents schmas de modulation et de randomisation de donnes. La prsente Annexe dcrit les techniques de mesure (dans le domaine frquentiel et dans le domaine temporel) de la densit spectrale de puissance des missions UWB pour tous les types de signaux UWB. Dans la prsente

9、Annexe, le terme mission est utilis dans un sens gnral dans le contexte de la mesure et non dans le sens dfini dans lArticle 1 du Rglement des radiocommunications. 1.1 Comparaison entre les mthodes de mesure dans le domaine frquentiel et les mthodes de mesure dans le domaine temporel Il existe deux

10、mthodes gnrales permettant de mesurer les caractristiques spectrales associes aux missions UWB et elles ont chacune leurs avantages et leurs inconvnients. La premire mthode consiste dabord mesurer les caractristiques temporelles (domaine temporel) dun signal UWB. Un traitement numrique du signal (pa

11、r exemple la transforme de Fourier rapide (TFR) est ensuite appliqu pour transformer les paramtres temporels mesurs en leur reprsentation dans le domaine frquentiel. Une fois le signal UWB correctement reprsent dans ce domaine, la conformit aux prescriptions en matire de largeur de bande, aux limite

12、s dmission et dautres rgles applicables peut tre dtermine. On parle souvent, pour la mthode de mesure temporelle, de mesure dans toute la largeur de bande, car elle permet thoriquement de caractriser le signal UWB dans la totalit de la largeur de bande. La seconde mthode consiste mesurer directement

13、 les caractristiques spectrales du signal UWB dans le domaine frquentiel. Cette approche, appele mesure spectrale balayage, est souvent dsigne par lexpression mesure largeur de bande limite car la largeur de bande de la plupart des quipements de test existants est trs nettement infrieure la largeur

14、de bande totale dun signal UWB. Pour la mthode de mesure temporelle, il faut un oscilloscope numrique mmoire moderne contenant un numriseur haut dbit dont la largeur de bande en temps rel est suprieure la frquence UWB suprieure, avec un traitement TFR pour tablir le spectre du signal. Un logiciel de

15、 post-traitement peut proposer de nombreuses mesures radiolectriques normalises telles que celle de la puissance moyenne efficace (r.m.s.). La mthode de mesure spectrale balayage suppose lutilisation dun analyseur de spectre, dun analyseur de signal vectoriel ou dun instrument de mesure analogue pou

16、r dtecter les caractristiques dun signal UWB dans le domaine frquentiel. La sensibilit des quipements de test classiques risque dtre insuffisante pour permettre de dtecter des signaux UWB de trs faibles niveaux dans des bandes de frquences spcifiques. 1.2 Signaux de test normaux On applique ces sign

17、aux lquipement sous test (EUT, equipment under test) laide dun connecteur de modulation externe. Les donnes de test utiliser en entre de lEUT pour mesurer les missions UWB devraient tre analogues aux donnes transmises en fonctionnement rel. Sil sagit de mesures concernant des dispositifs de communic

18、ation UWB, des squences de donnes relles devraient tre utilises pour la partie fixe des structures de trame et des signaux de commande. Toutefois, des squences de donnes pseudo-alatoires peuvent tre utilises pour la Rec. UIT-R SM.1754 3 partie message du signal car on peut supposer que celle-ci est

19、un flux alatoire correspondant une squence alatoire. 1.3 Caractristiques gnrales dun systme de mesure des missions UWB Pour mesurer les missions lectromagntiques rayonnes, il faut disposer dun systme de mesure comprenant une antenne de rception et un rcepteur de mesure (par exemple un analyseur de s

20、pectre). Si les signaux sont de faible puissance, linsertion dun amplificateur faible bruit (AFB) dot dune largeur de bande suffisante peut tre ncessaire entre lantenne et le rcepteur de mesure, ce qui permettra damliorer la sensibilit effective du systme de mesure. 1.4 Environnement de mesure Il es

21、t souhaitable, compte tenu des faibles niveaux dmission des dispositifs UWB, deffectuer les mesures dans une chambre anchode ou semi-anchode. Les mesures effectues dans une chambre anchode devraient tre corrles des mesures effectues dans une chambre semi-anchode. Pour ce faire, on compense gnralemen

22、t leffet de lcran au sol dans un environnement semi-anchode ou dans un site dessai en espace libre (OATS, open area test site). La mesure de la puissance isotrope rayonne quivalente (p.i.r.e.) dun dispositif devrait tre indpendante du type denvironnement de test utilis. Aux frquences suprieures 1 00

23、0 MHz, il est inutile dappliquer un facteur de correction de propagation car la rflexion au sol nest pas significative. 1.4.1 Procdure de mesure des rayonnements au-dessous de 1 000 MHz1Lorsque la rflexion due lcran au sol ne peut pas tre limine, on peut appliquer la procdure suivante: Lexamen des m

24、issions UWB se fait par petits segments, de telle sorte que les rflexions, les gains et les affaiblissements ne varient pas de manire importante lintrieur dun segment. Dans le cas dun dispositif conu pour tre install sur une table, poser lunit sur une surface non conductrice une hauteur de 0,8 m. Ch

25、ercher par des moyens classiques de rotation et dlvation du dispositif rendre maximal le niveau de rception de lmission. Effectuer une mesure. Prendre en compte les gains et les affaiblissements, ainsi que la contribution de lcran au sol. Effectuer un nombre suffisant de mesures, tant en azimut quen

26、 lvation, pour sassurer que la valeur dmission maximale a t enregistre. Rpter la procdure pour chacune des frquences considrer. 1.4.2 Procdure de mesure des rayonnements au-dessus de 1 000 MHz Au-dessus de 1 000 MHz, dans une chambre semi-anchode, on recouvre le sol entre le dispositif et lantenne d

27、e rception dun revtement absorbant les ondes radiolectriques pour supprimer les effets de lcran au sol. Un balayage par lantenne de rception sur 1 4 m devrait indiquer une valeur maximale prs de la hauteur laquelle le dispositif a t positionn, si le sol a t 1Pour une administration, la limite de dte

28、ction des mesures est de 960 MHz si lon veut assurer la cohrence avec son gabarit dmission pour lequel la limite dmission doit concider avec la limite dune bande attribue dans le monde entier au service de radionavigation aronautique. 4 Rec. UIT-R SM.1754 correctement trait. On notera quen cas de me

29、sure en espace libre, il nest pas obligatoire de maintenir le dispositif une hauteur de 0,8 m. Il peut tre plac une hauteur quelconque qui limite au maximum les rflexions dues au sol. Lutilisation dune antenne de rception fortement directive contribue rduire leffet de la rflexion sur lcran au sol. L

30、a mesure est enregistre sans corriger leffet de la rflexion due au sol. Dans le cas dun dispositif conu pour tre install sur une table, la procdure suivante peut tre applique: Placer lunit sur une surface non conductrice une hauteur approprie. Le sol entre lantenne de rception et le dispositif devra

31、it tre recouvert dun matriau absorbant lnergie radiolectrique dans la gamme de frquences mesurer. Faire varier la hauteur de lantenne de rception pour vrifier que les rflexions dues au sol ont t rduites leur valeur minimale et, le cas chant, modifier la hauteur du dispositif cette fin. Lantenne de r

32、ception ne devrait pas capter de rflexion due au sol dans son lobe principal. Sa hauteur devrait rester constante durant toute la procdure de mesure. Effectuer une mesure. Prendre en compte les gains et les affaiblissements. La contribution due lcran au sol a t limine grce ladjonction dun matriau ab

33、sorbant sur le trajet indirect. Effectuer un nombre suffisant de mesures tant en azimut quen lvation pour faire en sorte que la valeur dmission maximale soit enregistre. Rpter la procdure pour chacune des frquences considrer. 1.5 Variations de mesure dans le cas dun radar pntration dans le sol ou du

34、n radar dimagerie travers les murs Les missions dun radar pntration dans le sol (GPR, ground penetrating radar) ou dun radar dimagerie travers les murs (WIR, wall imaging radar) auxquelles on sintresse ici, ne sont pas celles rayonnes directement par lantenne. Puisquelles pntrent dans un substrat o

35、elles sont rapidement affaiblies, les missions directes risquent peu de brouiller des services de radiocommunication. Seules les missions indirectes (par diffusion et/ou par fuite) sont donc considrer. Pour les mesurer, il convient dutiliser une mthode permettant disoler les missions directes des mi

36、ssions indirectes. Deux mthodes ralisant cette sparation sont dcrites ci-aprs. Lune consiste placer le radar GPR/WIR directement au-dessus dune couche de sable dau moins 50 cm dpaisseur et dont la surface soit de taille suffisante pour accueillir le transducteur GPR/WIR (lantenne). Des mesures sont

37、ensuite effectues pour un nombre appropri de directions radiales et de hauteurs dantenne afin de dterminer le niveau maximal dmission rayonne. Si cette mthode empche lutilisation dun cran au sol, il faudrait modifier les donnes mesures afin de prendre en compte la contribution de cet cran. Lautre mt

38、hode consiste placer le radar GPR une hauteur de 80 cm sur un support non conducteur, lmetteur tant dirig vers le bas. Si les missions GPR peuvent avoir des composantes au-dessous de 500 MHz, un carreau de ferrite devrait tre plac directement sur le sol sous le radar. Des lments dabsorption radiolec

39、trique pyramidaux ou cuniformes dau moins 60 cm de hauteur sont placs directement sous le radar. Certains dentre eux peuvent tre retourns et poss sur dautres lments dabsorption pour former un bloc compact. On veillera ne pas placer dlment absorbant entre le radar et lantenne de rception, car cela em

40、pcherait lnergie qui nest pas directement dirige vers le bas dtre rflchie par lcran au sol. La disposition des lments absorbants ne devrait pas tre modifie en cas de rotation du radar. La configuration dcrite ici permet de ne pas prendre en compte dans les mesures lnergie dirige vers le bas. Rec. UI

41、T-R SM.1754 5 Une recherche en azimut et en lvation des missions indirectes peut alors tre effectue. 1.6 Orientation de lEUT LEUT UWB devrait tre orient par rapport au systme de mesure de manire assurer le niveau de rception maximal du signal rayonn. La dtermination de lorientation induisant la rpon

42、se maximale dans le systme de mesure peut tre facilite si lon utilise un systme non conducteur tournant ou un autre type de systme de positionnement. Quelle que soit la faon dont lorientation est dtermine, un nombre suffisant de directions radiales doivent tre considres pour dterminer celle qui donn

43、e la rponse maximale. 1.7 Distance de mesure Une distance de sparation de 3 m est gnralement utilise. Dans certains cas, il peut tre impossible de mesurer des missions UWB sans amplification et/ou sans rapprocher moins dun mtre lantenne de rception du dispositif UWB, tout en veillant maintenir des c

44、onditions de champ lointain. 1.8 Antennes de mesure Les antennes de mesure sont gnralement conues de manire prsenter un fonctionnement optimal dans des gammes de frquences donnes. Pour couvrir lensemble du spectre des missions UWB, il faut utiliser plusieurs antennes de mesure, prsentant chacune un

45、fonctionnement optimal dans une gamme de frquences particulire. 1.9 Rcepteurs et dtecteurs de mesure Lappareil de mesure utilis peut tre un analyseur de spectre, un rcepteur de mesure du brouillage lectromagntique (EMI, electromagnetic interference), un analyseur de signal vectoriel ou un oscillosco

46、pe. Dans les paragraphes suivants, on utilise lexpression gnrique rcepteur de mesure. Une mission UWB peut prsenter des caractristiques diffrentes suivant la largeur de bande du rcepteur de rfrence. Dans le cas dune mission UWB gnre par impulsions par exemple, on peut observer un spectre de raies co

47、rrespondant des ondes entretenues si la largeur de bande du rcepteur est suprieure la frquence de rptition des impulsions (FRI). Si elle est infrieure la frquence FRI, cette mme mission peut tre assimilable du bruit. De plus, si des techniques de modulation en bande de base sont utilises (par exemple, la modulation des impulsions en position), les raies spectrales risquent dtre dgrades dans la largeur de bande de rfrence, crant ainsi une rponse