Brevet FR2821701A1 — publié le 20020906

Dispositif de détection de signaux perturbateurs dans un support de site radioélectrique La présente invention concerne d'une manière générale un dispositif pour détecter des signaux radioélectriques de faible puissance dans une bande de fréquence latérale aux fréquences de signaux radioélectriques émis avec une puissance élevée. Dans les sites radioélectriques multiservices, par exemple au sommet d'un pylône ou d'un édifice, différentes antennes d'émission et de réception sont accolées. En particulier, des émetteurs de puissance élevée dédiés à l'émission de signaux de stations en modulation de fréquence sont susceptibles de perturber la réception par nature plus faible de signaux notamment de radiocommunication dans des bandes de fréquence voisines à la bande de modulation de fréquence globale comprise entre 87,5 MHz et 108 MHz. Les signaux émis de puissance élevée à modulation de fréquence présentent des produits d'intermodulation dans les bandes latérales à leur bande de fréquence d'émission globale et brouillent ainsi la réception dans les stations de base de radiocommunication par des produits d'intermodulation générés dans le support du site radioélectrique, tel qu'un pylône ou à proximité de celui-ci. Actuellement, lorsque la perturbation des produits d'intermodulation est inacceptable, une station de base de radiocommunication dont l'antenne doit être installée au sommet du site, doit soit être déplacée vers un autre site radioélectrique moins perturbateur, soit les fréquences de réception de la station de base de radiocommunication sont modifiées ce qui impose une replanification des fréquences de réception du service de radiocommunication correspondant. Pour remédier à ces solutions coûteuses, il n'existe pas actuellement de dispositif de détection de signaux radioélectriques de faible puissance, tels que les produits d'intermodulation, de manière à localiser précisément le lieu de création de ces produits d'intermodulation et ensuite à y appliquer des moyens appropriés pour les éradiquer rapidement et efficacement. L'objectif de la présente invention est précisément de fournir un dispositif de détection de signaux radioélectriques de faible puissance offrant une grande sensibilité radioélectrique et des facilités de transport de manière à localiser la création des produits d'intermodulation. Afin d'atteindre cet objectif, un dispositif pour détecter des signaux radioélectriques de faible puissance dans une bande de fréquence prédéterminée latérale aux fréquences de signaux radioélectriques émis avec une puissance élevée, est caractérisé en ce qu'il comprend un module de réception portatif, mobile dans un support érigé sur le sol et supportant un émetteur des signaux perturbateurs, comportant un moyen pour filtrer les signaux de faible puissance dans la bande de fréquence prédéterminée et un moyen pour transposer les signaux de faible puissance filtrés sensiblement dans une bande de fréquence transposée dont la fréquence supérieure est sensiblement égale à la largeur de la bande de fréquence prédéterminée ; et un moyen au sol relié par au moins un câble coaxial au module de réception portatif pour mesurer les signaux de faible puissance détectés par le module de réception portatif. Le câble coaxial est de préférence blindé, souple et long, et est enroulé autour d'un touret afin de faciliter son déploiement dans le support. Selon une caractéristique de l'invention, le moyen pour transposer dans le module de réception portatif comprend un oscillateur et un filtre passebas. L'oscillateur est un oscillateur thermostaté stabilisé à une fréquence sensiblement inférieure à la fréquence inférieure de la bande de fréquence prédéterminée. Le filtre passe-bas est relié à la sortie d'un mélangeur. Les entrées du mélangeur sont reliées respectivement au moyen pour filtrer et à l'oscillateur. La fréquence de coupure du filtre passe-bas est sensiblement supérieure à la largeur de la bande de fréquence prédéterminée. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif comprend de préférence un moyen de téléalimentation interconnecté entre le moyen pour mesurer et le câble coaxial pour télé-alimenter au moins l'oscillateur et un amplificateur à faible bruit entre le moyen pour filtrer et le mélangeur dans le module de réception portatif. Afin de faciliter la lecture des mesures, le dispositif de détection comprend de préférence un deuxième module de réception interconnecté entre le moyen pour mesurer et le câble coaxial pour transposer les signaux de faible puissance depuis la bande de fréquence transposée dans la bande de fréquence prédéterminée. Le deuxième module de réception peut comprendre un filtre passe-bas d'entrée ayant une fréquence de coupure sensiblement égale à la fréquence supérieure de la bande de fréquence transposée, et un oscillateur stabilisé à une fréquence sensiblement inférieure à la fréquence inférieure de la bande de fréquence prédéterminée. Le deuxième module peut comprendre également un filtre de sortie passe-haut qui est relié à la sortie d'un mélangeur dont les entrées sont reliées respectivement au filtre passe-bas et à l'oscillateur. La fréquence de coupure du filtre passe-haut est sensiblement égale à la fréquence inférieure de la bande de fréquence prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme de spectres de fréquence montrant des bandes de fréquence relative à des signaux radioélectriques perturbés et perturbateurs ; et - la figure 2 est un bloc-diagramme du dispositif de détection de signaux radioélectriques selon une réalisation préférée de l'invention. Selon une réalisation préférée décrite ci-après à titre d'exemple, des valeurs de fréquences sont indiquées pour des services radioélectriques sur le territoire français. Selon la figure 1, il est supposé qu'un site radioélectrique multiservice comporte au sommet d'un support érigé sur le sol S, qui est le plus souvent une infrastructure métallique telle qu'un pylône PY, ou bien qui peut être un édifice tel qu'un bâtiment ou une tour, au moins une antenne d'émetteur de signaux radioélectriques en modulation de fréquence EFM relative à plusieurs stations radio. Au moins une antenne de station de base dans un réseau cellulaire de radiocommunication émettant et recevant des signaux radioélectriques doit être installée sur le support à côté de l'antenne de l'émetteur précité. Les premiers signaux radioélectriques dédiés à la radio analogique terrestre sont émis avec une puissance élevée dans une bande de fréquence BFM comprise entre 87,5 MHz et 108 MHz, c'est-à-dire supérieure à une fréquence FS = 87,5 MHz. Les deuxièmes signaux radioélectriques émis et reçus dans la station de base ont des fréquences comprises entre Fl = 70 MHz et F2 = 87,3 MHz, c'est-à-dire dans une bande de fréquence prédéterminée de largeur BF = 17,3 MHz qui est latérale aux fréquences des premiers signaux radioélectriques supérieures à la fréquence FS. En pratique, la bande de fréquence BF correspond à des signaux de radiocommunication pour la police, les pompiers et les douanes. Comme déjà dit, lors de l'installation de l'antenne de la station de base au sommet du support PY qui supporte déjà une antenne de l'émetteur EFM émettant des signaux de stations radio en modulation de fréquence, les signaux de radiocommunication reçus par la station de base seront perturbés par des signaux radioélectriques perturbateurs de faible puissance constitués essentiellement par des produits d'intermodulation qui sont réfléchis par le support PY et qui sont produits dans les bandes latérales à la bande de modulation de fréquence BFM. Le dispositif de détection selon l'invention vise à déterminer de façon précise les endroits où sont créés les signaux radioélectriques perturbateurs de faible puissance constitués par les produits d'intermodulation dans le support PY. Les lieux de création des produits d'intermodulation étant localisés, des moyens appropriés sont alors appliqués à ces lieux de création de produits d'intermodulation de manière à les supprimer. Comme montré à la figure 2, le dispositif de détection comprend une antenne 1, un premier module de réception 2 qui est mobile, un deuxième module de réception 3 qui est installé au pied du support PY, un câble de liaison coaxial 4 entre la sortie du premier module et l'entrée du deuxième module, et un appareil de mesure 5 en sortie du deuxième module pour mesurer au moins une caractéristique des signaux de faible puissance perturbateurs détectés. Les impédances des connecteurs entre câbles et modules et des composants dans les modules sont typiquement adaptées à 50 Ohms. L'antenne 1 est une antenne portative de type sectoriel et à plusieurs boucles de manière à capter des signaux radioélectriques au moins dans la bande de fréquence Fl à F2 des signaux perturbateurs de faible puissance. Typiquement, l'antenne 1 est une antenne commercialisée sous la référence HE 200 par la société allemande Rhode & Schwarz. Cette antenne est reliée par un câble coaxial souple et court au premier module de réception 2. Le module 2 comporte un boîtier offrant une efficacité de blindage supérieure à 80 dB. Il est portable en bandoulière avec l'antenne 1 par un premier opérateur qui est chargé d'expertiser le support PY supportant déjà l'antenne de l'émetteur de puissance élevée EFM dédié aux stations radio en modulation de fréquence en déplaçant l'antenne 1 dans le support de manière à y localiser les endroits de création des produits d'intermodulation dans le support. La détection est réalisée en polarisation verticale et horizontale. Le premier module de réception 2 comporte successivement depuis son entrée reliée à l'antenne 1, essentiellement une cellule de filtrage 21 et une cellule de transposition de fréquence 22. La cellule de filtrage 21 comprend successivement depuis l'antenne 1, un atténuateur variable 211, un filtre passe-bas 212 et un filtre passe-bande 213. L'atténuateur 211 est relié à l'antenne 1 et autorise des valeurs de coefficient d'atténuation comprises entre 0 dB et 20 dB pour un pas de réglage fixé à 2 dB, par exemple. Le coefficient d'atténuation est réglé au moyen d'un bouton accessible par la face avant du boîtier du module 2. A la suite de l'atténuateur 211, les filtres 212 et 213 sont connectés en cascade. Le filtre passe-bas a une fréquence de coupure égale à la fréquence haute F2 de la bande de fréquence des signaux radioélectriques perturbés reçus par la station de base de radiocommunication. Le filtre passe-bande 213 a une bande passante égale à la bande de fréquence prédéterminée FI à F2. Les bandes passantes des filtres 212 et 213 ainsi que celles des autres filtres sont indiquées dans la figure 1. La cascade de l'atténuateur et des deux filtres atténuent suffisamment les émissions en modulation de fréquence FM de puissance élevée tout en assurant une bande passante à 1 dB comprise entre FI = 70 MHz à F2 = 87,3 MHz. La cellule de transposition de fréquence 22 comprend successivement depuis la sortie du filtre passe-bande 213, un amplificateur à faible bruit 231, un mélangeur 232, un filtre passe-bas 233 et un té de polarisation de sortie 234, ainsi qu'un oscillateur local 235. Le té de polarisation 234 comprend deux branches principales reliées respectivement à la sortie du filtre passe-bas 233 et à une extrémité supérieure 4S du câble coaxial 4. Une troisième branche du té de polarisation 234 applique un courant de téléalimentation produit dans le deuxième module 3 et transmis à travers le câble 4 pour télé-alimenter l'amplificateur 231 et l'oscillateur 235. L'amplificateur 231 offre une bande passante de fonctionnement recouvrant au moins la bande de fréquence utile Fl à F2. Le gain de l'amplificateur 231 compense les pertes d'insertion des filtres précédents 212 et 213 et conserve une dynamique de mesure correcte. Selon une variante plus coûteuse, l'amplificateur 231 est un amplificateur à commande automatique de gain dont l'entrée de commande est reliée à la sortie du filtre passe-bas 233 par un coupleur directionnel. Le mélangeur 232 a une première entrée reliée à la sortie de l'amplificateur 231 et une deuxième entrée reliée à la sortie de l'oscillateur 235. L'oscillateur 235 est stabilisé à une fréquence hétérodyne FO = 68 MHz qui est sensiblement inférieure à la fréquence inférieure FI de la bande de fréquence utile BF. Le mélangeur 232 comprend typiquement un modulateur en anneau et transpose la bande de fréquence utile FI à F2 en une bande de fréquence intermédiaire transposée fl = FI - Fa = 2 MHz à f2 = F2-FO = 19,3 MHz. La puissance maximale admissible par le mélangeur 232 est compatible avec les niveaux de puissance délivrés par l'amplificateur 231. L'oscillateur local 235 est un oscillateur thermostaté OCXO qui comporte un résonateur à quartz inclus dans une enceinte thermostatée dont la température est stabilisée au moyen d'un circuit d'asservissement en température comportant un élément chauffant et une sonde de température. Grâce au circuit d'asservissement en température, l'oscillateur est stabilisé à 3*10" pour une température comprise en 0 C et 500C. Le bruit de phase de l'oscillateur est inférieur à-157 dBc/Hz pour un décalage supérieur à 10 kHz par rapport à la porteuse. Le filtre passe-bas 233 a une fréquence de coupure égale à la fréquence supérieure de transposition f2 = 19,3 MHz de manière à sélectionner le mélange infradyne en sortie du mélangeur 232. Le filtre 233 présente des pertes d'insertion les plus faibles possibles. La différence non nulle entre la fréquence inférieure FI = 70 MHz de la bande utile et la fréquence FO = 68 MHz de l'oscillateur local 235 évite de mélanger les signaux de faible puissance à mesurer compris entre les fréquences fl et f2 avec d'éventuels signaux perturbateurs à basse fréquence qui pourraient être transmis par le circuit de téléalimentation inclus dans le deuxième module 3 à travers le câble 4 et le té de polarisation 234. Cette marge de F1 - F0 = fl = 2 MHz 7 : 0 isole ainsi les signaux à mesurer dont la puissance est extrêmement faible, d'éventuels signaux de perturbation dûs à la télé-alimentation. Le câble coaxial 4 assurant la liaison entre les modules 2 et 3 est de préférence blindé et garantit une transmission des signaux de faible puissance à mesurer avec la meilleure immunité possible aux rayonnements des signaux perturbateurs. Cette protection physique est ainsi combinée à la transposition en fréquence dans le premier module 2 qui diminue considérablement la bande de fréquence porteuse des signaux à mesurer par rapport à la bande de fréquence BFM des signaux perturbateurs. La transposition à une bande de fréquence relativement basse fl à f2 autorise, en pratique, l'utilisation d'un câble coaxial souple 4 de faible section ayant une longueur d'au moins 100 mètres de manière qu'il soit tiré facilement à travers tout support de site radioélectrique multiservice PY, tel qu'un pylône ou un édifice, depuis le deuxième module 3 disposé sur le sol, par exemple au pied du support PY. Le câble coaxial 4 est enroulé dans un touret à roulette afin d'en faciliter la manutention. Le deuxième module de réception 3 comprend essentiellement un circuit de télé-alimentation 31 relié à une branche secondaire d'un té de polarisation d'entrée 32, un filtre passe-bas 33, une cellule de transposition 34 et un condensateur de blocage de niveau continu 35. Le deuxième module 3 est destiné d'une part à télé-alimenter le premier module 2, d'autre part à faciliter l'ergonomie des mesures en retransposant les signaux radioélectriques de faible puissance à mesurer de la bande de fréquence transposée fl à f2 à la bande de fréquence d'origine Fl à F2. Par conséquent, selon une variante moins coûteuse, la cellule de transposition incluse dans le module 3 est supprimée. Le deuxième module de réception 3 et l'appareil de mesure 5 qui est par exemple un analyseur de spectre, sont installés au pied du support du site radioélectrique multiservice où un deuxième opérateur est chargé de l'analyse des données mesurées. Le deuxième opérateur est en liaison radio permanente avec le premier opérateur recherchant la localisation des lieux de création des produits d'intermodulation constituant les signaux radioélectriques de faible puissance à mesurer. Le module 3 comme le module 2 comporte un boîtier blindé ayant une efficacité de blindage supérieure à 80 dB et est de préférence transportable en bandoulière par le deuxième opérateur. Le té de polarisation 32 a une branche principale d'entrée connectée à une extrémité inférieure 41 du câble coaxial, une branche principale de sortie reliée à l'entrée du filtre passe-bas 33, et une branche secondaire reliée au circuit de télé-alimentation 31. Le filtre passe-bas 33 a une fréquence de coupure égale à la fréquence supérieure f2 = 19,3 MHz de la bande de fréquence transposé BFT des signaux radioélectriques à mesurer. Le filtre 33 rejette ainsi les éventuels résidus des signaux perturbateurs en modulation de fréquence de puissance élevée rayonnés sur le câble coaxial 4. Le filtre d'entrée 33 du deuxième module 3 est de préférence identique au filtre de sortie 233 du module 2. Dans la cellule de transposition 34, entre la sortie du filtre passe-bas 33 et l'entrée du condensateur de blocage 35 sont reliés en série un amplificateur à fréquence intermédiaire 341, un mélangeur 342, et un filtre passe-haut 343. L'amplificateur 341 et un oscillateur local thermostaté OCXO 344 également inclus dans la cellule de transposition 34 sont alimentés par le circuit de télé-alimentation 31. L'amplificateur 34 compense les pertes linéiques du câble coaxial 4 et conserve une dynamique de mesure correcte. En variante plus coûteuse, l'amplificateur 341 est un amplificateur à commande automatique de gain dont l'entrée de commande est reliée à la sortie du filtre passe-haut 343 par l'intermédiaire d'un coupleur bidirectionnel. Le mélangeur 342 a une entrée principale reliée à la sortie de l'amplificateur 34, une entrée hétérodyne reliée à l'oscillateur 344 et une sortie reliée à l'entrée du filtre passe-haut 343. Le mélangeur 342 et l'oscillateur 344 sont identiques respectivement au mélangeur 232 et à l'oscillateur 235 dans le premier module 2. Le signal amplifié sortant de l'amplificateur 341 relatif aux signaux de faible puissance compris dans la bande de fréquence fl à f2 est transposé par le mélangeur 342 dans la bande de fréquence d'origine Fl = FO + fl = 68 + 2 = 70 MHz à F2 = FO + f2 = 68 + 19,3 = 87,3 MHz, où FO est la fréquence de l'oscillateur local thermostaté 344. Le mélangeur 342 assure un mélange linéaire entre les signaux présentés à ses entrées pour des niveaux de puissance moyenne compris entre-100 dBm à - 10 dem. Le filtre passe-haut 343 a une fréquence de coupure égale à la fréquence inférieure Fl = 70 MHz de la bande de fréquence d'origine BF des signaux radioélectriques de faible puissance à mesurer. L'intersection des bandes passantes du filtre passehaut 343 en sortie du module 3 et du filtre passe-bas 212 en entrée du module 2 recouvre ainsi précisément la bande de fréquence d'origine Fl à F2. Le deuxième opérateur situé au pied S du support PY du site radioélectrique multiservice guide le premier opérateur dans la recherche des lieux de création des produits d'intermodulation au moyen de l'antenne 1 et du module 2, en observant directement le spectre des produits d'intermodulation constituant les signaux radioélectriques de faible puissance dans l'analyseur de spectre 5, c'est-à-dire dans la bande de fréquence FI à F2 dans laquelle les signaux à mesurer sont réellement détectés. Les indications transmises par le deuxième opérateur portent sur les réglages de l'atténuateur 211, et la position, l'orientation et la polarisation de l'antenne portative 1. REVENDICATIONS 1-Dispositif pour détecter des signaux radioélectriques de faible puissance dans une bande de fréquence prédéterminée (F1-F2) latérale aux fréquences de signaux radioélectriques émis avec une puissance élevée, caractérisé en ce qu'il comprend un module de réception portatif (2), mobile dans un support (PY) érigé sur le sol (S) et supportant un émetteur (EFM) des signaux perturbateurs, comportant un moyen (21) pour filtrer les signaux de faible puissance dans la bande de fréquence prédéterminée (F1-F2) et un moyen (22) pour transposer les signaux de faible puissance filtrés sensiblement dans une bande de fréquence transposée (fl-f2) dont la fréquence supérieure (f2) est sensiblement égale à la largeur (BF) de la bande de fréquence prédéterminée (F1-F2) ; et un moyen (5) au sol relié par au moins un câble coaxial (4) au module de réception portatif (2) pour mesurer les signaux de faible puissance détectés par le module de réception portatif (2). 2-Dispositif conforme à la revendication 1, dans lequel le moyen le moyen pour filtrer (21) dans le module de réception portatif (2) comprend au moins un filtre passe-bande (213) ayant une bande passante égale à la bande de fréquence prédéterminée (F1-F2). 3-Dispositif conforme à la revendication 1 à 2, dans lequel le module de réception portatif (2) comprend en entrée un atténuateur réglable (211) relié à l'antenne (1). 4-Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen pour transposer (22) dans le module de réception portatif (2) comprend un oscillateur (235) stabilisé à une fréquence (FO) sensiblement inférieure à la fréquence inférieure (F1) de la bande de fréquence prédéterminée (F1-F2), et un filtre passe-bas (233) qui est relié à la sortie d'un mélangeur (232) dont les entrées sont reliées respectivement au moyen pour filtrer (21) et à l'oscillateur (235) et dont la fréquence de coupure (f2) est sensiblement supérieure à la largeur (BF) de la bande de fréquence prédéterminée. 5-Dispositif conforme à la revendication 4, comprenant un moyen de télé-alimentation (31,32) interconnecté entre le moyen pour mesurer (5) et le câble coaxial (4) pour télé-alimenter au moins l'oscillateur (235) et un amplificateur à faible bruit (231) entre le moyen pour filtrer (21) et le mélangeur (232) dans le module de réception portatif (2). 6-Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un deuxième module de réception (3) interconnecté entre le moyen pour mesurer (5) et le câble coaxial (4) pour transposer les signaux de faible puissance depuis la bande de fréquence transposée (fl-f2) dans la bande de fréquence prédéterminée (F1-F2). 7-Dispositif conforme à la revendication 6, dans lequel le deuxième module de réception (2) comprend un filtre passe-bas d'entrée (33) ayant une fréquence de coupure sensiblement égale à la fréquence supérieure (f2) de la bande de fréquence transposée, un oscillateur (344) stabilisé à une fréquence (FO) sensiblement inférieure à la fréquence inférieure (F1) de la bande de fréquence prédéterminée (F1-F2), et un filtre de sortie passehaut (343) qui est relié à la sortie d'un mélangeur (342) dont les entrées sont reliées respectivement au filtre passe-bas (33) et à l'oscillateur (344) et dont la fréquence de coupure est sensiblement égale à la fréquence inférieure (F1) de la bande de fréquence prédéterminée. 8-Dispositif conforme à la revendication 5 et à la revendication 6 ou 7, dans lequel le moyen de télé-alimentation (31) alimente l'oscillateur (344) et un amplificateur (341) dans le deuxième module de réception. 9-Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4, 5, 7 et 8, dans lequel l'oscillateur (235 ; 344) est thermostaté.