18/02/2013 - Effets de l'atmosphère sur la propagation des signaux sur les fréquences de THz

Menéame

Gaz et nuages provoquent des perturbations dans les signaux radio à haute fréquence. Une étude de la Université polytechnique de Madrid (UPM) a été proposé de les caractériser afin de quantifier ainsi l’effet qu’elles produisent sur les futurs systèmes de communication ou d’observation de l’atmosphère sur les fréquences de THz. Ce travail s’inscrit dans le cadre d’un grand projet national, appelé TeraSense, pour le développement de la technologie sur ces fréquences.

La recherche est menée au département des signaux, systèmes et radiocommunications de la École technique supérieure d’ingénieurs de télécommunication. Gustavo Siles est le chercheur responsable de cette étude, qui est initialement conçu comme une thèse de doctorat, dirigée par José Manuel Riera, avec la collaboration de Pedro García del Pino, ce dernier professeur de la École universitaire d’ingénierie technique de télécommunication.

Les résultats de la recherche ont été publiés dans des revues internationales et présentés à des congrès nationaux et internationaux (URSI, EuCAP) et à des workshops organisées dans le cadre du COST IC0802, un point de rencontre où ont été développés des outils et des données de propagation pour des systèmes intégrés de télécommunication, de navigation et d’observation terrestre. Des experts des télécommunications de l’Union européenne y ont évoqué le développement d’un ensemble coordonné de modèles, de techniques et de données relatives à la chaîne radio. Il a pour objectif d’améliorer la conception et les performances des réseaux mondiaux intégrés, y compris les télécommunications d’un avenir proche ou les systèmes de navigation et d’observation de la Terre.

Gustavo Siles explique que son étude est basée sur les données fournies par les sondages météorologiques effectués par le lancement de ballons transportant une radiosonde. Ainsi, des mesures météorologiques directes sont prises à différents endroits de l’atmosphère et leur répartition verticale sur le trajet, généralement à une altitude de 35 kilomètres, peut être étudiée.

"De notre domaine d’activité, qui est l’étude de la propagation radioélectrique à travers l’atmosphère en utilisant ces mesures, il est possible de calculer l’atténuation, ou niveau de perte, qui produit l’atmosphère sur une liaison de communications satellite-terre, en raison de l’effet de la vapeur d’eau et d’oxygène, ainsi que de la présence d’eau liquide que forment les nuages, s’ils étaient présents," indique Siles.

"Cependant, la procédure n’est valable que dans des conditions de ciel clair ou de nuages légers, alors que, si la présence de pluie est vérifiée pendant le sondage, le calcul n’est pas valable, en raison de la nature des processus qui ont lieu dans les scénarios de précipitations. C’est pourquoi il est nécessaire d’identifier la présence de pluie lors d’un sondage, qui est l’un des aspects pertinents que nous avons abordés dans notre étude."

La présence de pluie est la principale responsable des pertes de signal à haute fréquence. "Mais, en plus de ces pertes, il faut tenir compte du fait que, à mesure que la fréquence augmente, comme celles qui se trouvent dans la bande des THz, l’effet de la vapeur d’eau (humidité) dans l’atmosphère est considéré comme plus pertinent, comme l’effet des nuages ," ajoute l’auteur de la thèse.

En plus de connaissances approfondies sur la composition de l’atmosphère, Siles a dû faire appel à des données fournies par l’Agence d’État de météorologie et de la station météorologique de l’ETSI de Telecommunication elle-même. "Le champ de la propagation des signaux exige de connaître le moyen que nous étudions. Nous devons connaître sa structure physique, ses principaux constituants, ses conditions de pression, de température et d’humidité à différentes altitudes de l’atmosphère, ainsi que la présence de particules d’eau et de glace, qui peuvent ou non provoquer des pertes dans un signal en interagir avec celle-ci, en fonction de la fréquence."

L’enquêteur affirme qu’au cours du travail, il a découvert qu’il y avait des personnes consacrées à la collecte de radiosondes (radiosonde hunting). Et c’est que les sondes, en émettant des signaux radio, sont localisées avec des récepteurs simples, semblables à ceux qui utilisent des radioamateurs, bien que le lieu de chute peut être à plus de 100 km du point de lancement. "Merci à l’expérience de ces chasseurs de sondes Nous avons obtenu quelques données intéressant notre étude, comme le temps d’ascension du globe et l’effet du vent sur sa trajectoire."

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