backup communications lesson 4 VHF etc voor patrice

Communication, leçon 4 – UHF, VHF, HF

Communications Aéronautiques

En aéronautique, les communications sont généralement verbales et se font soit en

UHF (ultra high frequency, ultra-hautes fréquence), soit en

VHF (very high frequency, très hautes fréquence), soit en

HF (high frequency, haute fréquence).

(ACARS, CPDLC, VDLM2

L’attribution des fréquences en aviation civile est du ressort de l’ICAO (International Civil Aviation Organisation) , sur le plan international. C’est une agence spécialisée de l’ONU, établie à Montréal. La vaste majorité des communications en aéronautique est verbale, et en VHF.

VHF : 108 – 137 MHz  (AM – modulation d’amplitude)

La bande de fréquences VHF s’étend entre 30 et 300 MHz (entre 1 et 10 m de longueur d’onde). Seule la plage comprise entre 108 et 137 MHz est utilisée en radiophonie, et la bande ‘aéronautique’ entre 108 et 117,975 MHz est réservée aux systèmes de navigation VHF et UHF (ILS, VOR, etc). Donc seule la bande entre 117.975 et 137 MHz est utilisée pour le trafic radio entre les pilotes et le personnel des stations au sol.

ILS : Instrument Landing System ; VOR : VHF Omnidirectional Range and Direction, etc.

Le trafic radio en aéronautique civile emploie donc intensivement les bandes de fréquences allouées en VHF, de 108 à 137 MHz. Dans ces fréquences, la distance maximale de communication entre un avion en vol et une station au sol est d’environ 350 Km.

La propagation des ondes VHF est en principe rectiligne (la propagation par effet de sol est négligeable). La propagation se fera donc en « line of sight » : les antennes devront être en vue l’une de l’autre. L’obstacle majeur devient alors vite la courbure de la terre.

Par exemple, entre deux navires en mer, inutile d’espérer une bonne communication VHF s’ils sont éloignés de plus de 10 Km, et si leurs antennes n’atteignent pas au moins 2 m au-dessus du niveau de la mer. Si  l’éloignement est de 20 Km, il faudra une hauteur d’antenne minimale de 8 m. Pour un éloignement de 200 Km entre les navires , la hauteur des stations au-dessus du niveau de la mer devrait être d’au moins 785 mètres…

Si  la courbure de la terre n’intervient pas, on pourra adopter la règle suivante : d = 4    où d est la distance de communication maximale exprimée en mètres entre deux antennes, et h1 et h2 leurs hauteurs respectives au-dessus du sol (en mètres). On parlera donc de quatre fois la racine carrée de la somme des  hauteurs des deux antennes.

Les ondes VHF se propageant en ligne droite, elles traversent l’ionosphère. Elles ne peuvent donc employer les couches supérieures de l’atmosphère pour faciliter leur propagation, comme c’est le cas pour les transmissions en HF, qui peuvent « ricocher » sur l’ionosphère et se propager ainsi sur de très longues distances.

Dans certains cas sporadiques (souvent liés aux pics d’activité solaire) ils est néanmoins possible qu’apparaissent dans la couche E de l’ionosphère (90-120Km d’altitude) des ‘nuages’ de très forte ionisation qui permettent la réflexion des transmissions VHF et donc leur propagation beaucoup plus lointaine que normalement, par ricochets parfois successifs. C’est la propagation sporadique Es. Ce phénomène est donc sporadique, intermittent et quasi-imprévisible et peu fiable. Il est rare qu’il se poursuive durant plus d’une heure

Mais le phénomène est néanmoins intéressant (surtout pour les radio-amateurs): des réceptions d’émissions radio en FM (qui fait partie du spectre de fréquences VHF) ont ainsi pu être observées sur des distances de 4 à 6.000 Km, donc bien au-delà des limitations imposées d’habitude par la courbure du globe terrestre. Il n’est pas rare que des émissions TV d’autres pays européens (ou même d’outre-Atlantique) puissent être captées en France ou en Belgique, grâce à la propagation sporadique Es.

Certaines installation de radio-diffusion en Europe permettent la diffusion radio VHF ou TV sur de très grandes distances : par exemple la tour Gerbrandy à IJsselstein aux Pays-Bas (375 m de haut)

Les types suivants de communications radio verbales se font en VHF :

  • Entre contrôleurs du trafic aérien et aéronefs
  • Entre bureaux de compagnies aériennes, et leurs appareils
  • Entre aéronefs en vol
  • Entre aéronefs et véhicules au sol (P.ex. entre montgolfières et équipes au sol, en 122.250 MHz)
  • Les communications en cas de détresse, en 121.50 MHz

Mentionnons aussi les différentes possibilités de communications non-verbales, également en VHF. Ces systèmes sont plutôt du domaine des communications entre machines ou du type SMS, donc généralement très courtes :

  • ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System) ).

En ACARS par exemple, un réacteur pourra envoyer des données techniques le concernant à l’usine où est effectuée sa maintenance ; ceci permet d’organiser longtemps à l’avance les opérations de maintenance, et c’est entièrement automatisé. C’est le trafic ACARS du vol MH370 disparu en vol le 8 mars 2014 qui a permis de reconstituer partiellement son itinéraire.

  • VDLM2 (VHF Digital Link Mode 2)

Lien ‘data’ entre stations au sol et aéronefs

  • CPDLC (Controller-Pilot Data Link Communication)

Lien ‘data’ entre contrôleurs aériens et pilotes

  • ADS-C (Automatic Dependent Surveillance – Contract)

Système automatique contractuel de surveillance d’aéronefs en vol

Ces systèmes de communication ont pour caractéristique commune d’être non-verbaux, et donc extrêmement rapides. Le but est en fait de pallier les pertes de temps pouvant survenir lors d’une communication verbale, face à une congestion croissante des canaux disponibles en VHF.

Le contrôle aérien de l’Atlantique Nord (Shanwick Radio) prend en charge non loin de 2.000 vols transatlantiques par jour…

Note importante sur le nouvel espacement minimal entre deux fréquences VHF : 8.33 MHz.

Eight point three three ou huit trente-trois, il s’agit de l’espacement minimal entre 2 fréquences, lequel était auparavant 25 KHz. Cette réduction d’espacement permettra de créer de nouvelles assignations de fréquences dans la bande VHF réservée aux communications aéronautiques allant de 117.975 à 137 MHz.

Les équipements radios capables d’utiliser l’espacement entre canaux de 8.33 KHz pourront contacter n’importe quelle fréquence dans la plage 117.975 à 137 MHz  mais une radio compatible uniquement avec du 25 kHz n’aura évidemment pas cette opportunité car celle-ci pourrait brouiller d’autres fréquences. Un canal a un espacement de 25 kHz si celui-ci se termine par 00, 25, 50 ou 75 (ex 128.000, 128.025,…).  Il s’agira par contre d’un canal 8.33 kHz dans tous les autres cas (ex 132.755). courtesy : mobilit.belgium.be

 

UHF

  1. 230-400 MHz (AM – modulation d’amplitude)

L’aéronautique militaire emploie intensivement cette gamme de fréquences, catégorisée UHF (quoique, stricto sensu, les fréquences en dessous de 300 MHz ne fassent pas partie du spectre UHF). Ici aussi, comme en VHF, la distance maximale de communication entre un avion en vol et une station au sol est d’environ 350 Km.

Dans cette gamme de fréquences, prennent place les types de communications suivants :

  • Contrôle aérien militaire
  • Gestion de combats aériens ou air-sol
  • Communications entre aéronefs militaires

 

  1. 1525 – 1661 MHz (SATCOM)

Les communications via satellites ne sont encore employées qu’à une échelle relativement modeste en aéronautique. Leur emploi est inhabituel et  limité à des situations d’urgence,  par exemple lorsque des perturbations empêchent une liaison VHF ou HF avec un contrôle aérien. La liaison pourra alors se faire via le réseau Inmarsat ou Iridium. La notion de distance de communication n’est plus d’application pour ce genre de contacts.

 

HF 3-30 MHz (SSB – Single Side Band /BLU – Bande Latérale Unique)

Les communications en HF (ondes courtes) sont employées lorsqu’il s’agit de couvrir de longues distances ; on parle ici de portées jusqu’à quelques milliers de kilomètres. Ce type de communication est employé au-dessus de l’Océan Atlantique Nord (moitié Ouest) par la station Shanwick Océanic Control mentionnée ci-dessus (indicatif ‘Shanwick Radio’).

La HF est couramment employée

  • En communications aéronautiques (contrôleurs – pilotes en vol)
  • Entre avions en vol
  • et bureaux de compagnies aériennes