F6HCC
Courants porteurs et parasites
Une expérience avec les CPL (courants porteurs en ligne)
En anglais PLC (powerline communication)
Les sources de parasites sont nombreuses tant en HF qu'en VHF.
Les fréquences relativement hautes se propagent surtout par rayonnement.
C'est comme cela qu'on retrouve sur 144 MHz un harmonique des 18 MHz d'un oscillateur de carte informatique par exemple.
Les pistes d'un circuit imprimé mal conçu rayonnent ces fréquences.
Les fréquences basses du spectre (inférieures à 20 MHz) se propagent plutôt par conduction (dans les fils du secteur notamment).
Ces derniers, faisant office d'antenne, rayonnent une partie de l'énergie.
Dans ces fréquences basses on trouve principalement les parasites produits par les alimentations à découpage (blocs secteurs de matériels informatiques, récepteurs TV, TNT ou satellite, "box" ADSL, etc).
Selon la qualité de leur fabrication, ces matériels, même en veille, peuvent générer des parasites à différents niveaux.
Les CPL qui assurent la communication sur les fils du secteur se situent dans deux spectres distincts:
- Les bas débits au dessous de 150 kHz (télécommandes et relevés de compteurs EDF, télécommandes de radiateurs, de volets roulants, etc.) ne sont pratiquement pas rayonnés.
- Les hauts débits de 1,6 MHz à 30 MHz voire plus s'échappent plus facilement des fils du fait de leur longueur d'onde plus courte.
C'est dans cette dernière catégorie que nous trouvons les modems de réseaux informatiques.
La manip
On monte deux PC en réseau par l'intermédiaire de modems à la norme "Homeplug".
Les modems sont reliés entre eux par un câble secteur de 40 mètres de long, passant à environ 10 mètres sous les antennes.
Comme moyens d'évaluation, nous disposons de:
- un analyseur de spectre analogique auquel est connecté un fil d'antenne de 5 mètres placé à proximité du câble secteur.
- un récepteur AM-FM Sony très simple, disposant de la gamme SW 5 à 18 MHz, pour écouter les stations de radiodiffusion en ondes courtes sur antenne télescopique.
- un récepteur FRG-7700 connecté à une antenne filaire extérieure pour la réception radioamateur.
1) Vérification du spectre
Lorsque les modems sont au repos on ne constate pas d'émission.
Pour les faire émettre en continu on lance le transfert d'un fichier de taille importante.
On constate que la bande occupée va de 4 MHz à 21 MHz ce qui correspond bien à la norme Homeplug 14 MB.
Le système Homeplug 14 MB emploie 84 porteuses au pas de 196 kHz.
La modulation de ces porteuses provoque leur étalement sur environ 200 kHz.
Elles se rejoignent donc, ce qui donne l'apparence d'un bruit continu sur toute la bande.
On distingue cependant les bandes dans lesquelles les porteuses Homeplug ne sont pas utilisées: 7,0 à 7,3 MHz, 10,1 à 10,2 MHz, 14,0 à 14,4 MHz, et 18,0 à 18,2 MHz.
Le bruit dans ces bandes est atténué de 35 dB (environ -6 points de s-mètre).
Le spectre d'un circuit Homeplug-AV (1,6 à 28 MHz):
2) Réception de la radiodiffusion en ondes courtes
Le récepteur Sony est réglé sur une station que l'on entend clairement vers 6 MHz avec son antenne télescopique.
On le place à l'intérieur du local d'essai à environ 3 mètres de l'installation.
Au début de la vidéo les modems sont à l'arrêt. Sur l'écran de l'analyseur de spectre on distingue les porteuses des différents émetteurs de radiodiffusion.
A l'initialisation des modems quelques trames sont échangées. On entend alors des « clics » sur l'émission. Ils apparaissent brièvement à l'analyseur de spectre.
Ensuite la transmission du fichier commence et couvre complètement la station entendue.
* Vidéo * : Réception de la radiodiffusion (avi 1 Mo)
3) Réception dans la bande radioamateur 7 MHz
Nous avons choisi cette bande parce qu'elle est la plus proche du rayonnement maximum des modems.
Le récepteur BLU est connecté à une antenne filaire extérieure.
Le but est de vérifier l'efficacité du système Homeplug qui consiste à ne pas émettre les porteuses CPL dans les bandes amateurs.
La vidéo présente un balayage de la bande 6 Mhz perturbée vers la bande amateur 7 Mhz.
De 5 MHz (hors vidéo) à 6,8 MHz le s-mètre oscille autour de S 9 atteignant même les +10 dB sur les crêtes des porteuses CPL. Toute communication sur ces fréquences est pratiquement impossible.
Vers 6,9 MHz le niveau descend rapidement pour se stabiliser vers S 2. Au début de la bande 7 MHz on entend correctement les stations en télégraphie. En raison de la taille limitée du fichier vidéo il n'a pas été possible d'enregistrer la suite du balayage en fréquence, mais le niveau de bruit reste à environ S 2 dans la partie phonie de la bande et jusqu'à 7,3 MHz.
* Vidéo * : Réception de 6 à 7 MHz (avi 1,7 Mo)
Conclusion
La suppression des porteuses CPL dans les bandes radioamateurs est assez efficace.
Des modems qui ne comporteraient pas cette particularité provoqueraient des interférences inacceptables puisque le bruit à S 9 couvrirait la quasi-totalité des émissions.
Ceci dit, ne confondons pas CPL et parasites. En effet la plupart des perturbations actuelles restent provoquées par des rayonnements de matériels informatiques et par des alimentations à découpage de mauvaise qualité.
Merci à Philippe F6AUP qui m'a aidé à réaliser cette expérience.