INTRODUCTION AUX ANTENNES

Introduction sur les antennes ?

Pré-requis

Pour plus d’information sur la découverte de la radioélectricité consulté wikipédia ?

Les notions d’Intensité, courant, I, tension, u, Impédance, Impédance Z, Tc, sont utilisés dans cette page. Si ce sont des notions qui vous sont étrangères vous pouvez enrichir vos connaissances en consultant lel livre suivant

L’antenne dipôle

Supposons une ligne de transmission ouverte à son extrémité.

Pour x =  λ λ/2, 2 λ λ/2, 3  λ λ/2 … le courant  I est nul on parlera de nœuds d’intensité.

Pour x =  λ λ/4, 3  λ λ/4, 5  λ λ/4 … le courant i a une amplitude maximale UL/ZC le long de la ligne de transmission on parlera de ventres d’intensité ce que nous pourrons traduire par le schéma de la figure 1 pour une ligne formée de deux conducteurs parallèles, en symbolisant par des flèches de sens alternés les sens instantanés des courants.

Pour la tension u, nous trouverons un maximum pour chaque point i = 0, et inversement. Les courants, puisque de sens opposés, créent des champs électriques (et magnétiques) de sens alternés qui s’annulent deux par deux : la ligne ne rayonne pas de l’énergie. Par contre, si la ligne est repliée en A et A’, de façon à aligner les brins AB et A’B’, ces deux brins sont parcourus par des courants de même sens et rayonnent.

Le champ électrique, E, est parallèle au courant, le champ magnétique, B est porté par des cercles qui ont le courant comme axe; ces deux champs varient alternativement comme le courant.

Dans le cas d’un champ électrique vertical, l’onde rayonnée est dite à polarisation verticale ; pour un champ électrique horizontal, la polarisation est horizontale. Ce type d’antenne, appelé dipôle, ne fonctionne que pour des longueurs bien définies, soit BB’ = 2l = λ  , ce qui est le cas de la figure 3 a, soit  2l =  λ/2, ce qui est le cas de la figure 3b.

Dans le premier cas, le courant est nul au centre, la tension maximale (Haute Impédance); dans le second, le courant est maximal et la tension nulle au centre (Basse impédance).

 Si les deux brins AB et A’B’ sont égaux  à l/2 mais attaqués de telle sorte que AA’ soit un maximum de courant, les points B et B’ sont également des maxima de courant, ce qui est réalisable en repliant le dipôle ; ainsi, le courant a partout le même sens.

En conservant qu’un seul brin d’un dipôle, l’antenne devient une antenne “fouet”; le point A, à la masse, constitue un de potentiel nul ou le courant est maximal; en fait, ce point est en général séparé de la masse par une capacité qui permet  de faire varier l’accord et de recueillir le courant.

Toutes  ces antennes sont omnidirectionnelles aussi bien à l’émission qu’à la réception; l’antenne réceptrice doit être placée parallèlement au champ E de façon que ce champ déplace les électrons du conducteur et y crée un courant, mais cela ne permet pas de séparer des émetteurs polarisés de la même façon; pour cela il faut une antenne réceptrice formée de plusieurs dipôles  parallèles, système adopté dans les gammes F.M. ou TV.

Bien que nous l’ayons supposé pour la commodité de la démonstration, il ne faut pas que la ligne, qui va du générateur à l’antenne  ou de l’antenne  au récepteur, soit parcourue par des courants alternés ou onde stationnaire, car le transport d’énergie y serait nul; il faut qu’il y ait  une onde progressive sans réflexion sur une  extrémité ou sur l’autre: ce qui est obtenu lorsque les impédances de l’antenne,  de la ligne et de l’appareil émetteur ou récepteur sont égales. Signalons que l’impédance d’un dipôle est de 73 ΩΩ, celle d’un dipôle replié ou trombone de 300ΩΩ

Le rapport entre l’impédance Ze de l’émetteur ou du récepteur et l’impédance Za de l’antenne est appelé Rapport d’Onde Stationnaire:

φ est appelée également coefficient de réflexion   φ = Onde de retour/ onde directe

en mesurant les tensions Ur Tension de retour et Ud Tension directe le ROS est donné par

ROS	TOS
1	0
1.2	9.1%
1.3	13.04%
1.4	16.66%
1.5	20%
2	33.3%
3	50%
4	60%
5	66.6%
6	71.4%
7	75%
10	81.8%
20	90.5%
∞	100%

Réversibilité de l’antenne

 Une antenne est parfaitement réversible.

Néanmoins, une différence subsiste au niveau de l’adaptions d’impédance. Lorsque l’antenne termine un câble précédé d’un émetteur, toutes les impédances en présence doivent être identiques, si l’on ne veut pas créer des ondes stationnaires dans la ligne de transmission.

                        Du côté de la réception au prix d’une légère perte au niveau de l’énergie induite par le champ, l’impédance de l’antenne peut être légèrement différente de l’impédance caractéristique du câble.

Remarque: Malheureusement , il n’est pas sur que la clé SDR possède une impédance de 75 Ω     constante quel que soit le canal ou il est. Il y a donc intérêt à ce que toutes les impédances coïncident, y compris celle de l’antenne.

Antenne parabolique

Les antennes décrites nécessitent une énergie importante à l’émission et n’en recueillent que peu à la réception, car l’onde est émise dans toutes les directions. En très haute fréquence, les petites dimensions des antennes rendent possible la canalisation de l’énergie de l’émetteur vers le récepteur. Pour cela, l’onde est émise dans un cône par un cornet placé à l’extrémité d’un guide d’onde, au foyer d’un paraboloïde métallique. Selon le même principe qu’une onde lumineuse, l’onde radio est réfléchie sous forme d’un faisceau parallèle; à la réception, le principe est le même.

 

ANTENNE CADRE

Toutes les antennes précédentes utilisent le champ électrique. En réception , le champ magnétique est souvent utilisé, car cela permet  de réaliser un capteur très directif; nous savons , en effet, qu’un champ magnétique crée un flux magnétique au travers d’un circuit et que ce flux est maximal lorsque cette spire est perpendiculaire au champ B; aux bornes de la spire, la force électromotrice induite passe alors par un maximum (elle est nulle si la spire est parallèle à B). Comme le champ magnétique est très faible, il faut un grand nombre de spires bobinées sur un cadre en ferrite, ce qui constitue ” la ferrite” d’un poste portatif, ou peu de spires mais de grandes surfaces: cadre “gonio”.

Gain d’une antenne directive

Une antenne est un composant passif, elle ne peut donc pas amplifier le signal. Mais par une disposition particulière des brins rayonnants, elle

peut concentrer la puissance Po émise dans une direction privilégiée :

• une antenne directive a un gain G positif par rapport à une antenne isotrope dans la direction privilégiée
• ce gain G est mesuré par rapport à l’antenne isotrope et est exprimé en dBi

. la directivité est caractérisée par l’angle d’ouverture à –3dB

REMARQUES :

Toute antenne peut-être caractérisée par plusieurs paramètres fondamentaux .

Les principales caractéristiques radioélectriques

• Le diagramme de rayonnement
• La directivité
• Le gain
• La polarisation : Verticale ou Horizontale.
• La bande passante et l’adaptation (ROS / TOS)
• L’impédance (50 Ω / 75 Ω / 300 Ω)
• Les principales caractéristiques mécaniques (A ne pas oublier)
  • ses dimensions 
  • sa masse
  • sa résistance au vent
  • ses propriétés thermiques : les dimensions varient -elles, les isolants risquent-ils de ce dégrader, ..

Pour en savoir plus sur le dipole demi-onde https://fr.wikipedia.org/wiki/Antenne_dipolaire(link is external)

ou encore http://www.ta-formation.com/cours/e-antennes.pdf

Avez-vous bien suivi ?

Question 1

Comment sont constitués les indicatifs des premiers radioamateurs ?

Question 2

Pourquoi le chiffre 8 ?

Question 3

Quel est le premier indicatif officiel attribué ainsi que la date de publication ?

Question 4

Mettre dans l’ordre d’attribution, la liste des indicatifs attribués de 8AA à nos jours.

Question 5

Qui a mis au point la première pile électrique et quand ?