Brevet FR2785488A1 — publié le 20000505

SYSTEME REPETEUR, EN PARTICULIER DANS LE DOMAINE DE LA TELEPHONIE MOBILE L'invention concerne un système répéteur, en particulier dans le domaine de la téléphonie mobile. Dans le domaine des télécommunications, un système répéteur a pour fonction de prolonger la couverture d'une station centrale d'émission et/ou réception souvent dénommée"Base Transceiver Station". D'une manière générale, lorsqu'il existe un trou de couverture entre plusieurs stations centrales ou lorsque la zone de couverture d'une station centrale doit tre étendue à une zone de rase campagne qui présente un intért limité, le long des autoroutes par exemple, les opérateurs préfèrent mettre en place des systèmes répéteurs plutôt que d'installer une station centrale qui est d'un investissement très lourd. Concrètement, le système répéteur est placé en limite de couverture de la station centrale, et il est équipé d'au moins une antenne à grand gain et de grande directivité qui est pointée vers la station centrale. Cette antenne ou antenne donneuse a pour fonction de récupérer un champ électromagnétique mme faible reçu à cet endroit, et de l'acheminer par une liaison coaxiale à pertes minimum à l'entrée d'un circuit répéteur. Après aiguillage, le signal reçu par le circuit répéteur est amplifié de façon importante, filtré et réinjecté vers une antenne dite de couverture qui a pour fonction de couvrir une zone complémentaire imparfaitement ou non couverte par la station principale. Dans le système répéteur considéré ici, il n'y a pas de transposition de fréquence, c'est-à-dire que la fréquence du signal reçu du site central est la mme que celle qui est utilisée en couverture de la zone complémentaire et qui est donc reçue par le mobile dans un système de téléphonie mobile. A l'inverse, la fréquence d'émission du mobile est communiquée à l'antenne de couverture et le signal correspondant est acheminé par un câble coaxial dans le circuit répéteur où il est amplifié, réinjecté après filtrage vers l'antenne donneuse et acheminé vers la station centrale. Le circuit répéteur est en quelque sorte un système d'aiguillage bidirectionnel avec amplification dans chaque voie. Dans le cas présent, on considère des systèmes répéteurs fonctionnant en large bande, c'est-à-dire qui peuvent répéter des canaux en émission et en réception où que soient ces canaux dans la bande de fréquences attribuée. La meilleure couverture de la zone recherchée se fait lorsque l'on sait équilibrer les voies montante (en direction de la station centrale) et descendante (à partir de la station centrale) pour que les communications se fassent autant dans un sens que dans l'autre. Ceci se réalise au moyen de gains ajustables des amplificateurs des deux voies, et en y intégrant les gains des systèmes d'antennes associés. L'utilisation d'un système répéteur en extérieur le plus performant possible est étroitement lié aux performances du répeteur lui-mme, notamment son gain maximum et sa puissance de sortie maximum, et son fonctionnement est conditionné par une grandeur prépondérante qui est le découplage entre les antennes donneuse et de couverture. En effet, la réutilisation de la fréquence impose un découplage important entre l'entrée et la sortie du système répéteur, et donc entre les antennes donneuse et de couverture. D'une manière générale, le découplage entre deux antennes dépend : -de leurs diagrammes de rayonnement horizontal et vertical, -de leurs rayonnements latéraux et arrière, -de leur positionnement angulaire l'une par rapport à l'autre, et -de leur distance verticale et/ou horizontale l'une par rapport à l'autre. Concrètement, installer sur un support unique un système répéteur à grand gain relève d'une grande difficulté. En effet, si un gain de 80dB pour le circuit répéteur est courant, par contre un découplage de l'ordre de 90dB est très difficile à obtenir. Le but de l'invention est de concevoir un système répéteur qui permette d'obtenir le découplage souhaité entre les antennes donneuse et de couverture installées sur un mme support, sachant que le dispositif de découplage doit tre conçu pour pouvoir tre utilisé avec différents types d'antennes. A cet effet, l'invention propose un système répéteur, en particulier dans le domaine de la téléphonie mobile, ce système étant installé sur un mme support et comprenant au moins une antenne dite donneuse et une antenne dite de couverture pour recevoir et réémettre des signaux sans transposition de fréquence entre une station centrale et au moins un téléphone mobile dans une gamme de fréquences attribuée, et au moins un circuit répéteur et un dispositif de découplage montés entre lesdites antennes, caractérisé en ce que le découplage DEC est tel que : DEC = Gmax + lOdB où Gmax est le gain maximum du circuit répéteur, et en ce que la valeur maximum de ce gain est comprise entre 50dB et 80dB. Le dispositif de découplage est constitué par un réflecteur métallique rapporté à proximité immédiate de l'une des deux antennes donneuse ou de couverture, et ce réflecteur est constitué d'un panneau central qui est bordé de deux panneaux latéraux, chaque panneau latéral formant un angle interne a avec le panneau central de l'ordre de 130 à 150 , cet angle ayant de préférence une valeur de 135 à 140 . D'une manière générale, le panneau réflecteur s'étend sur une hauteur de l'ordre de lm à 1,20m, son panneau central s'étend sur une largeur égale à 0,6k-0,8k, X étant la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de la gamme de fréquences attribuée, et chacun de ses panneaux latéraux s'étend sur une largeur sensiblement égale à. Avantageusement, le dispositif de découplage est rapporté autour de l'antenne de couverture. Selon un mode de réalisation préférentiel, les antennes donneuse et de couverture sont montées sensiblement à la mme hauteur et peuvent tre séparées l'une de l'autre d'une distance en horizontal de l'ordre de 2 à 6 mètres pour obtenir un découplage d'au moins 90dB entre les antennes. Pour obtenir un tel découplage, le système répéteur peut tre installé sur un mme support qui est constitué d'un mât d'une hauteur de l'ordre de 12 mètres, lesdites antennes étant montées à l'extrémité supérieure du mât, par exemple. Selon un autre mode de réalisation, les antennes donneuse et de couverture peuvent tre séparées l'une de l'autre d'une distance de l'ordre de 10 mètres en vertical pour obtenir un découplage d'au moins 110dB entre les antennes. Pour obtenir un tel découplage, le système répéteur peut tre installé sur un mme support qui est constitué par un mât d'une hauteur de l'ordre de 25 mètres, l'antenne donneuse étant montée à l'extrémité du mât, par exemple. Selon encore un autre mode de réalisation, les antennes donneuse et de couverture peuvent tre séparées l'une de l'autre d'une distance de 2 à 8 mètres en horizontal et de l'ordre de 1 à 4 mètres en vertical pour obtenir un découplage d'au moins 100dB entre les antennes. Pour obtenir un tel découplage, le système répéteur peut tre installé sur un mme support qui est constitué par un mât d'une hauteur de 18 mètres, l'antenne donneuse étant montée à l'extrémité du mât, par exemple. D'une manière générale, le circuit répéteur est bidirectionnel et comprend une voie montante lorsque les signaux sont émis depuis un téléphone mobile vers la station centrale, et une voie descendante lorsque les signaux sont émis depuis la station centrale vers un téléphone mobile, le téléphone mobile étant situé dans la zone couverte par l'antenne de couverture. Selon un exemple de réalisation, les voies montante et descendante comprennent au moins un circuit de filtrage et un circuit amplificateur, qui sont montés entre deux circuits d'aiguillage ou circuits duplexeurs respectivement reliés aux antennes donneuse et de couverture par des liaisons coaxiales. Le système répéteur peut tre installé sur un mât métallique, en béton ou en bois, autoporteur ou haubanné. Le système répéteur selon l'invention s'applique notamment au domaine de la téléphonie mobile dans la gamme de fréquences GSM (900MHz ou 1800MHz) ou UMTS (2000MHz ou 2200MHz). D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention ressortiront à la lecture du complément de description qui va suivre en référence à des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels : -la figure 1 représente une implantation possible d'un système répéteur selon l'invention, -la figure 2 est une vue simplifiée du dispositif de découplage du système répéteur de l'installation représentée à la figure 1, -la figure 3 représente sous forme de schémabloc les circuits électroniques du circuit répéteur, et -les figures 4 et 5 représentent deux autres implantations possibles d'un système répéteur selon l'invention. Soit une station centrale d'émission/réception dans le domaine de la téléphonie mobile. L'antenne omnidirectionnelle qui équipe cette station a un rayon d'action qui couvre une certaine zone. Pour prolonger la zone de couverture de cette station, on prévoit un système répéteur installé en bordure de cette zone. Le système répéteur selon l'invention est installé sur un mme support, et comprend au moins une antenne donneuse AD, une antenne de couverture AC, un circuit répéteur CR et un dispositif de découplage D. Le dispositif de découplage D est conçu pour obtenir un découplage DEC tel que : DEC = Gmax + lOdb où Gmax est le gain maximum du circuit répéteur. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 1, le système répéteur est installé sur un mât ou pylône 10 qui est avantageusement du type télescopique et comprend trois sections lOa-lOc d'une hauteur de l'ordre de 6 mètres chacune, par exemple. Le mât 10 est déployé de manière à ce que les antennes AD et AC soient montées à une hauteur H de l'ordre de 12 mètres pour obtenir la meilleure couverture possible, sachant que cette hauteur présente l'avantage de ne pas nécessiter un permis de construire en France pour faire cette installation. Les antennes donneuse AD et de couverture AC sont situées sensiblement à la mme hauteur et peuvent tre séparées l'une de l'autre en horizontal d'une distance de l'ordre de 2 à 6 mètres pour obtenir un découplage DEC d'au moins 90dB entre les antennes AD et AC. Pour obtenir la distance souhaitée en horizontal, les antennes AD et AC sont fixées sur des supports intermédiaires 15, en forme de L par exemple, qui sont montés à l'extrémité de la section supérieure 10c du mât 10. L'antenne donneuse AD est une antenne directive orientée vers la station centrale. Elle présente une ouverture en rayonnement horizontal et vertical de l'ordre de 25 , et un rapport avant/arrière de l'ordre de 25dB minimum, par exemple. Cette antenne donneuse AD peut tre du type râteau. L'antenne de couverture AC est par exemple du type panneau dont le rayonnement en horizontal est fonction de la zone à couvrir, il est le plus souvent compris entre 60 et 100 environ. Le mât 10 est maintenu dans une position verticale par un haubanage, les haubans 12a de la section inférieure 10a du mât étant métalliques alors que les haubans 12b des sections supérieures lOc-l0e sont en fibre de verre, par exemple. Le système répéteur travaillant sans transposition de fréquence, il est nécessaire de prévoir un dispositif de découplage D entre les antennes donneuse AD et de couverture AC. Le dispositif de découplage D représenté à la figure 2 est rapporté autour de l'antenne de couverture AC, et il est constitué par un réflecteur métallique. Le réflecteur métallique comprend un panneau central 20 bordé de deux panneaux latéraux 22 qui forment un angle interne ss de l'ordre de 135 avec le panneau central 20. Le panneau central 20 s'étend sur une largeur de l'ordre de 0,6 à 0,8S, X étant la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de la gamme de fréquences attribuée, alors que chaque panneau latéral 22 s'étend sur une largeur de l'ordre de k. Le réflecteur s'étend sur une hauteur de l'ordre de 1 m à 1,20 m, ce qui correspond à une antenne panneau dont la hauteur ne dépasse généralement pas une telle valeur. A titre d'exemple, pour une fréquence centrale de 913Mhz qui correspond à une longueur d'onde de 0,33m environ, le panneau central 20 aura une largeur de l'ordre de 20cm et chaque panneau latéral 22 une largeur de l'ordre de 33cm. Cette fréquence centrale correspond à celle de la bande GSM de 900MHz et plus précisément 870MHz-960MHz. Sur la figure 3, on a représenté le circuit répéteur CR qui se divise en deux voies émission VE et réception VR. L'antenne de couverture AC est reliée par une liaison coaxiale Cl à l'entrée d'un circuit d'aiguillage constitué par un circuit duplexeur DPX. En émission, lorsqu'un signal est émis par un mobile et capté par l'antenne de couverture AC, le signal est acheminé par le duplexeur DPX vers un circuit de filtrage F, amplifié par un circuit amplificateur A à grand gain et transmis à l'entrée d'un second duplexeur DPX relié à l'antenne donneuse AD par une liaison coaxiale C2 pour tre acheminé vers la station centrale. La voie réception VR est similaire à la voie émission VE et comprend également un circuit de filtrage F et un circuit amplificateur A. Les gains des deux amplificateurs A sont réglés sur le site au moment de l'installation. Sur la figure 4, on a représenté une autre installation du système répéteur sur un mât d'une hauteur H de l'ordre de 18 mètres. Le mât 10 est constitué de quatre sections télescopiques lOa-lOd. L'antenne donneuse AD est installée vers l'extrémité de la section supérieure 10d du mât 10, alors que l'antenne de couverture AC est installée vers l'extrémité de la section 10c du mât 10. Concrètement, les antennes AD et AC sont montées sur des supports intermédiaires 15 de manière à les écarter l'une de l'autre tant en horizontal qu'en vertical. Les antennes donneuse AD et de couverture AC peuvent tre séparées l'une de l'autre d'une distance de 2 à 8 mètres en horizontal et d'une hauteur h de 1 à 4 mètres pour obtenir un découplage DEC d'au moins 100dB entre les antennes AD et AC. Sur la figure 5, on a représenté une autre installation du système répéteur sur un mât d'une hauteur H de l'ordre de 25 mètres. Le mât 10 est toujours du type télescopique et comprend cinq sections 10axe d'une hauteur de l'ordre de 6 mètres, par exemple. L'antenne donneuse AD est installée sur la section supérieure 10e du mât 10 par un mât d'antenne vertical 15, alors que l'antenne de couverture AC est installée contre la section intermédiaire l0c du mât. Les deux antennes AD et AC sont donc séparées l'une de l'autre d'une hauteur h d'au moins 10 mètres pour obtenir un découpage d'au moins 110 dB entre les antennes. Dans les exemples décrits précédemment, le mât 10 est métallique, mais il pourrait tre aussi réalisé en béton ou en bois, le choix étant fonction de l'environnement. REVENDICATIONS 1. Système répéteur, en particulier dans le domaine de la téléphonie mobile, ce système étant installé sur un mme site et comprenant au moins une antenne dite donneuse (AD) et une antenne dite de couverture (AC) pour recevoir et réémettre des signaux sans transposition de fréquence entre une station centrale et au moins un téléphone mobile dans une gamme de fréquences attribuée, et au moins un circuit répéteur (CR) et un dispositif de découplage (D) montés entre lesdites antennes, caractérisé en ce que le découplage DEC est tel que : DEC = Gmax + lOdB où Gmax est le gain maximum du circuit répéteur (CR), et en ce que la valeur de ce gain maximum est comprise entre 50dB et 80dB. 2. Système répéteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de découplage (D) est constitué par un réflecteur métallique rapporté à proximité immédiate de l'une des deux antennes donneuse (AD) ou de couverture (AC). 3. Système répéteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réflecteur est constitué d'un panneau central (20) qui est bordé de deux panneaux latéraux (22), chaque panneau latéral (22) formant un angle interne (a) avec le panneau central (20) de l'ordre de 130 à 150 . 4. Système répéteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle interne (a) a une valeur de 135 à 140 . 5. Système répéteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le panneau réflecteur s'étend sur une hauteur de l'ordre de lm à 1, 20m. 6. Système répéteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le panneau central (20) du réflecteur s'étend sur une largeur égale à 0,6R-0,8k, X étant la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de la gamme de fréquences attribuée. 7. Système répéteur selon la revendication 3 à 6, caractérisé en ce que chaque panneau latéral (22) du réflecteur s'étend sur une largeur sensiblement égale à X, À. étant la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de la gamme de fréquences attribuée. 8. Système répéteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de découplage (D) est rapporté autour de l'antenne de couverture (AC). 9. Système répéteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les antennes donneuse (AD) et de couverture (AC) sont montées sensiblement à la mme hauteur et sont séparées l'une de l'autre d'une distance de l'ordre de 2 à 6 mètres pour obtenir un découplage d'au moins 90dB entre les antennes. 10. Système répéteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système répéteur est installé sur un mme support qui est constitué d'un mât (10) d'une hauteur de l'ordre de 12 mètres, lesdites antennes (AD, AC) étant montées vers l'extrémité supérieure du mât (10). 11. Système répéteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les antennes donneuse (AD) et de couverture (AC) sont séparées l'une de l'autre d'une distance de l'ordre de 10 mètres en vertical pour obtenir un découplage d'au moins llOdB entre les antennes. 12. Système répéteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le système répéteur est installé sur un mme support qui est constitué par un mât (10) d'une hauteur de l'ordre de 25 mètres, l'antenne donneuse (AD) étant montée vers l'extrémité du mât. 13. Système répéteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les antennes donneuse (AD) et de couverture (AC) sont séparées l'une de l'autre d'une distance de 2 à 8 mètres en horizontal et de l'ordre de 1 à 4 mètres en vertical pour obtenir un découplage d'au moins 110dB entre les antennes. 14. Système répéteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le système répéteur est installé sur un mme support qui est constitué par un mât (10) d'une hauteur de 18 mètres, l'antenne donneuse (AD) étant montée vers l'extrémité du mât. 15. Système répéteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit répéteur (CR) est bidirectionnel et comprend une voie montante (VE) lorsque les signaux sont émis depuis un téléphone mobile vers la station centrale, et une voie descendante (VR) lorsque les signaux sont émis depuis la station centrale vers un téléphone mobile, le téléphone mobile étant situé dans la zone couverte par l'antenne de couverture (AC). 16. Système répéteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les voies montante (VE) et descendante (VR) comprennent au moins un circuit de filtrage (F) et un circuit amplificateur (A), qui sont montés entre deux circuits d'aiguillage ou circuits duplexeurs (DPX) respectivement reliés aux antennes donneuse (AD) et de couverture (AC) par des liaisons coaxiales (C1, C2). 17. Système répéteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système répéteur est installé sur un mât (10) métallique, en béton ou en bois.