LES ANTENNES

Soit une antenne sans perte sur une surface A égale à 1/10 de la surface de la sphère.

La surface A reçoit toute la puissance rayonnée par l'antenne

La puissance rayonnée par m² sur la surface A est 10 fois supérieure à la puissance que rayonnerait l'antenne isotrope. On dit que l'antenne considérée, présente un gain en puissance de 10 par rapport à la source isotrope. On constate ici que le gain d'une antenne est directement lié à sa directivité L'antenne isotrope n'étant qu'un concept théorique, non réalisable pratiquement, on mesure surtout le gain des antennes par rapport à une référence plus facile à réaliser.

LE DOUBLET DEMI ONDE

Le doublet demi-onde présente un gain en puissance 1,64 fois supérieur à l'antenne isotrope.

G. REGLAGE DES ANTENNES

La plupart des antennes du commerce sont des antennes préréglées. Il faut bien comprendre que le terme préréglé ne veut pas dire qu'il suffit de relier celle-ci à un émetteur, de l'installer dans n'importe quel site pour qu'elle fonctionne. Nous avons vu dans les paragraphes précédents que tous les paramètres caractérisant l'antenne variaient avec l'emplacement, le plan de masse, le sol environnant, etc... Pour qu'une antenne fonctionne au mieux de ses performances, il faut que celle-ci résonne sur la fréquence à laquelle on va l'utiliser, soit de façon assez simpliste à la fréquence pour laquelle elle a été conçue. De façon pratique on laisse au niveau de l'antenne un élément physique sur lequel on peut agir et qui viendra optimiser le fonctionnement.

Les éléments physiques les plus facilement modifiables par l'utilisateur sont :

• l'emplacement de l'antenne sur le véhicule
• la longueur du brin
• la position des bagues situées sur la self

APPLICATIONS

Sur les notices accompagnant les antennes du commerce ont peut souvent lire :

• le type
• la puissance
• la dimension
• la fréquence de travail
• la largeur de bande
• le tas minimum.

Suivant le type d'installation choisissons une antenne adéquate.

1. Le type

Dans le cas d'installations mobiles on utilise des antennes fouets très raccourcies. Nous n'émettons aucune préférence quant au choix entre les différents modèles existants dans le commerce.

2. La puissance admissible

La puissance admissible donnée par le constructeur est la puissance maximum que l'antenne est susceptible de supporter.
Remarque : certains constructeurs donnent des puissances efficaces mais très souvent il s'agit de puissance en crête. Nous conseillons de diviser cette puissance par quatre. Ceci nous donne la puissance que supporte l'antenne pour un émetteur AM sans modulation.

Dans le cas d'un émetteur BLU modulé par un ton la puissance est 4 fois plus petite que celle du même émetteur modulé par deux tons. Nous vous conseillons de diviser systématiquement la puissance admissible de l'antenne par quatre (ceci évite tout risque d'erreur).

3. La dimension

Dans le cas d'une antenne fouet, l'antenne qui est la plus longue est celle qui rayonne le plus.

4. La fréquence de travail

Ceci est assez évident, on choisit une antenne qui est conçue pour travailler sur la même fréquence que l'émetteur.

5. Largeur de bande

Ceci nous indique le nombre de canaux que peut passer une antenne

ex. :cas d'une installation 40 canaux

Il faut choisir une antenne ayant une largeur de bande supérieure à 440 KHz.

6. Le tos minimum

C'est le tos que peut espérer obtenir l'utilisateur. Les constructeurs ont tendance à annoncer des valeurs meilleures que la réalité.

7. Courbe donnant pour une antenne le tos en fonction de la fréquence

Cas n' 1 : On voit sur cette courbe que le tos est minimum sur le canal 20 et pratiquement identique sur les canaux 1 et 40. L'antenne est donc bien réglée.

Dans le cas de l'antenne qui correspond à la courbe ci-dessus, le tos est plus fort sur le canal 1 que sur le canal 40 et il est minimum sur le canal 30. L'antenne est donc trop courte. Il faut donc sortir le brin ou ajuster la self de façon à se retrouver dans le cas n' 1.

Dans le cas de l'antenne qui correspond à cette courbe le tos est plus fort sur le canal 40 que sur le canal 1 et est minimum sur le canal 10 ; l'antenne est donc trop longue. Modifier là longueur du brin ou la self, revient àdéplacer la fréquence pour laquelle le tos est minimum.

Remarque : Ceci n'est vrai que pour des variations de fréquences faibles (quelques canaux) autour de la fréquence de travail annoncée par le constructeur.

On rencontre dans la pratique deux grandes familles d'antennes : les antennes fixes et les mobiles.

H - LES ANTENNES FIXES

Elles sont étudiées pour être placées sur le toit d'un bâtiment, ont des tailles s'approchant de la 1/2 longueur d'onde. Elles sont très souvent munies de radians à leurs bases qui font office de plan de masse. Deux types d'antennes fixes existent (omnidirectionnelles et directionnelles).

Les antennes omnidirectionnelles ont la particularité de rayonner de façon homogène sur 360 °. Les antennes directives concentrent leur champ dans une seule direction.

Il est nécessaire d'utiliser entre l'émetteur et l'antenne des câbles de bonne qualité pour diminuer les pertes liées aux longueurs de câble, qui sont souvent assez élevées.

G. LES ANTENNES MOBILES

Ce sont des antennes étudiées pour être montées sur des véhicules. Elles sont exclusivement omnidirectionnelles. Il existe sur le marché une grande ligne d'antennes mobiles. Leur dimension variant de quelques mètres à quelques décimètres.

Les caractéristiques les plus importantes sont leur gain, leur puissance admissible, leur bande passante, leur TOS et leur facilité de montage. Trop souvent traitée à la légère par les cibistes, l'installation correcte de l'antenne à bord d'un véhicule revêt une grande importance. Car du soin apporté au choix de son emplacement, dépend en grande partie la qualité et la portée des liaisons. Pour des raisons évidentes, on a intérêt à installer une antenne d'un type donné, aussi haut que possible au dessus du sol, afin de pouvoir disposer de la plus grande hauteur effective qui soit. Laquelle, rappelons le, conditionne le rendement de l'antenne.

Le dessin ci-dessous nous montre que le meilleur emplacement est le toit du véhicule.

Si l'on se place désormais du point de vue des parasites rayonnés par le circuit d'allumage d'un moteur à essence, il est évident que le plus mauvais emplacement est à l'avant du véhicule et le meilleur à l'arrière ou sur le toit.

L'antenne omnidirectionnelle à la particularité de répartir sa puissance rayonnée de façon uniforme. Ceci peut être représenté sur un diagramme de rayonnement.

SPECTRE DE RAYONNEMENT EN FONCTION DE L'EMPLACEMENT

J. LA PROPAGATION DES ONDES

Les ondes utilisées en radio se propagent à la vitesse de la lumière, soit 300 000 kms/s en créant, à un endroit donné, une énergie qui varie constamment. Les ondes radio 27 MHz, comme les ondes lumineuses, peuvent se réfracter ou se réfléchir. La propagation s'effectue de 2 manières.

- ondes de sol
- ondes indirectes

1. Ondes de sol

Historiquement, elles ont été les premières à être exploitées par les stations de radiodiffusion. On pensait alors qu'elles seules permettaient une réception stable. La portée de l'onde de sol est faible, car ces ondes subissent rapidement une forte atténuation qui est d'autant plus grande que la fréquence est élevée. Dans le cas du 27 MHz (bande des 11 m) la propagation est effectuée en onde directe autrement dit à vue.

ZONE DE RECEPTION EN ONDE DIRECTE

La figure ci-dessous nous montre la zone couverte par un émetteur par rayonnement direct.

0 : centre de la terre A : point de tangente B : sommet de l'antenne R : rayon de la terre h : hauteur de l'antenne d : distance de la liaison

Etant donné que les ondes électromagnétiques dans la bande des 11m se propagent en ligne droite, une liaison au sol ne sera pas possible au-delà de quelques km à cause de la courbure de la terre. Ceci n'est pas complètement vrai car l'atmosphère terrestre entraîne une courbure des ondes de sorte qu'il sera possible de couvrir une plus longue distance entre émetteur et récepteur.

Calculons la distance entre une antenne située sur un pylône de hauteur h et le point tangent A à la terre. Nous voyons apparaître un triangle rectangle OAB.

Il vient : R² + d² = (R+h)²

d² = (R+h)² - R²

d² = R² + 2 Rh + h² - R²

d² = 2 Rh + h²

h² est négligeable devant 2 Rh d'où

Application numérique

Soit un émetteur relié à une antenne posée sur le capot d'un véhicule à environ 1.5 m du sol et une antenne de réception posée à même le sol. Calculer d, distance maximum permettant une liaison radio.

Cet exemple n'est pas représentatif des liaisons les plus couramment utilisées. En effet, dans la majorité des cas l'antenne de réception se trouve sur un autre véhicule.

Si l'antenne du récepteur est située à la même hauteur que celle de l'émetteur, la distance de propagation est multipliée par deux. Dans le cas de transmission radio entre deux antennes situées à 1.5 m du sol (cas des voitures) la portée maximum est donc de 8,762 km.

Remarque :

Les calculs ci-dessus ne tiennent pas compte du relief (montagnes, forêts, immeubles) et ne seraient valables que si la terre était une sphère parfaite.

ZONES D'OMBRES

Le dessin ci-dessus nous montre un émetteur au point A. Deux récepteurs B et C l'un placé dans une vallée B, l'autre en liaison directe C. La station B est ici placée en zone dite d'ombre. C'est à dire qu'elle ne pourra pas recevoir les ondes électromagnétiques provenant de A.

ZONE DE REFLEXION

Le dessin ci-dessus fait apparaître une possibilité de réception pour la station par réflexion sur le flanc de colline au point R.

2. Ondes indirectes

Nous appellerons propagation par ondes indirectes, les liaisons rendues possibles par la propriété de réflexion sur les couches ionosphériques.

L'atmosphère

L'atmosphère est divisée en couches troposphère, stratosphère, etc... Certaines de ces couches ont la propriété de s'ioniser sous l'effet du soleil

Propagation par réflexion sur les couches ionosphériques

Nous venons de voir qu'au voisinage de la surface terrestre la portée d'un appareil CB est très réduite du fait de la courbure de la terre. On peut cependant réaliser des liaisons intercontinentales, uniquement grâce aux réflexions des OEM (Ondes Electromagnétiques) sur l'ionosphère ; l'ionosphère est constituée de gaz dont les molécules s'ionisent sous l'effet des rayons du soleil. Les OEM sont réfléchis par l'ionosphère comme le ferait n'importe quelle surface métallique.

La réflexion des ondes sur les différentes couches de l'atmosphère dépend du soleil, du temps, de l'heure, de la période de l'année, de la fréquence de travail et de l'angle d'incidence de l'onde par rapport à la couche ionisée, etc... De façon simpliste pour la bande des 11 m (27 MHz) la couche de l'ionosphère qui jouera un rôle prépondérant est la couche E. Cette couche a la particularité de réfléchir les ondes radio. Le tableau ci-dessous nous donne la courbe de retombée des ondes en fonction de l'angle de départ et des différentes couches.

Nous venons de voir que la couche E jouait un rôle prépondérant. La distance de retombée de l'onde est d'environ 2000 kms. Ceci explique pourquoi il est plus facile de faire du DX avec une station étrangère qu'avec une station française située à 200 km.