Généralités sur les antennes
Il existe d'innombrables types d'antennes avec des
caractéristiques très différentes et chaque type d'antenne correspond à un
besoin bien défini. De plus, leur coût est souvent proportionnel à leurs
performances.
Les caractéristiques principales
- Diagramme de rayonnement: Antennes Omnidirectionnelles, Bidirectionnelles, Directives, etc....
- Gain: Les antennes directives ont généralement un gain plus important que les omnidirectionnelles;
- Bande passante: Les antennes à bande étroite ont généralement un gain plus important que les antennes à large bande;
- Polarisation: Rectiligne (Horizontale, Verticale, etc....) ou Circulaire (Droite ou Gauche)
Les différents types d’antennes.
1- Les macros antennes
Elles possèdent une portée supérieure aux micros
antennes et servent à couvrir une zone extérieure relativement grande.
Il en existe différents types :
- Antennes tri sectorisées: Emissions d'ondes radio dans un cercle de 120°.
- Antennes omnidirectionnelles: Emissions d'ondes radio dans un cercle de 360°.
- Antennes bidirectionnelles: Emissions d'ondes radio dans un cercle de 180°.
Ils servent à couvrir les rues, rues piétonnières, artères principales. Elles ont une portée de 500 mètres au maximum.
3- Les pico antennes
Elles sont utilisées pour réaliser une bonne
couverture à l'intérieur d'un bâtiment.
Les antennes directives, outre leur gain intéressant, permettent d'éviter des perturbations de ou à d'autres utilisateurs du fait de l'étroitesse de leur diagramme de rayonnement, tout en limitant la puissance d'émission nécessaire pour une liaison donnée.
La polarisation verticale est intéressante en ville ou dans les bâtiments car elle favorise les réflexions sur les structures environnantes. La polarisation horizontale est préférable pour des liaisons à plus longue distance. Quant à la polarisation circulaire, elle est surtout utilisée pour des liaisons avec des stations en mouvement (véhicules, aéronefs, etc....)
L'antenne Yagi
Est une antenne directive dont le gain est supérieur à celui du dipôle dans la direction avant et inférieur dans la direction arrière.
Elle se compose de :
- un dipôle demi-onde, alimenté comme il se doit en
son milieu, c'est l'élément radiateur
- un (ou plusieurs) élément réflecteur, non alimenté
- un (ou plusieurs) élément directeur, non aliment
Les éléments non alimentés sont qualifiés de "parasites" elle se caractérise par :
ü La bande passante de l'antenne yagi est assez étroite mais elle couvre sans problème la totalité d'une bande amateur comme celle des 20 ou 15 m. En télévision UHF, des antennes à large bande sont réalisées à l'aide d'éléments en forme de X.
L'impédance au point d'alimentation, c'est à dire au centre du dipôle "radiateur" est généralement de 50 ou 75 ohms.
L’antenne parabolique
Est un équipement très utile dans la télécommunication car celui qui transforme les ondes électromagnétiques en signal électrique. Cette antenne se divise en deux parties principales :
- Le réflecteur : c’est la partie blanche qui a comme principale fonction la concentration des signaux électromagnétiques détectés au centre du foyer
- Le foyer : c'est l'organe qui reçoit les Rayons électromagnétiques réfléchis par le réflecteur afin de les transformer en signal électrique en se basant sur le principe de l'auto-induction et ce foyer peut être polarisé horizontalement ou verticalement ce genre d'antennes est opérationnel souvent pour les fréquences qui sont supérieures à 1 Ghz dont la longueur d'onde est acceptable
Les antennes-relais
Sont des émetteurs-récepteurs d’ondes radio. Chaque
fois que vous passez ou recevez un appel, votre téléphone mobile est en liaison
radio avec l’antenne-relais SFR la plus proche de l’endroit où vous vous
trouvez.
Sans antenne-relais, les téléphones mobiles ne
pourraient pas fonctionner.
Chaque antenne-relais couvre une zone géographique bien délimitée appelée « cellule ». Elle a une capacité limitée. Au-delà, elle est saturée et les communications ne passent plus. La capacité varie en fonction de la technologie (2G ou 3G) et des équipements radio installés. En 2G, elle est limitée à environ 60 appels téléphoniques simultanés.
Lorsque vous téléphonez en vous déplaçant, vous pouvez sortir d’une cellule pour entrer dans une autre. Votre téléphone mobile gère automatiquement le changement d’antennes-relais sans que votre communication soit interrompue.
Des antennes d’une puissance plus faible, appelées
"micro-antennes" ou "pico-antennes", peuvent être
installées pour compléter localement la couverture, par exemple à l’intérieur
d’un centre commercial.
Diagramme de rayonnement d'antenne d'émission
Est la représentation graphique de la répartition dans
l'espace d'une grandeur caractérisant le rayonnement d'une antenne radioélectrique,
Le diagramme de rayonnement d'une antenne permet de
visualiser les lobes d'émission dans les trois dimensions, dans le plan
horizontal ou dans le plan vertical incluant le lobe le plus important. La
proximité et la conductibilité du sol ou des masses conductrices environnant
l'antenne peuvent avoir une influence importante sur le diagramme de
rayonnement.
Les mesures sur les antennes sont effectuées en espace libre ou en chambre anéchoïde.
Une antenne isotrope, c'est-à-dire rayonnant de la
même façon dans toutes les directions, est un modèle théorique irréalisable
dans la pratique.
En réalité, l'énergie rayonnée par une antenne est
répartie inégalement dans l'espace, certaines directions étant privilégiées :
ce sont les « lobes de rayonnement ». Le diagramme de rayonnement complet peut
être résumé en quelques paramètres utiles.
Fréquence de résonance centrale de l'antenne
Une antenne s'utilise en général avec des signaux
autour d'une fréquence donnée pour laquelle l'antenne possède des capacités
optimales pour émettre ou recevoir l'énergie électromagnétique correspondante
dans l'espace environnant.
La fréquence de résonance d'une antenne dépend d'abord
de ses dimensions propres, mais aussi des éléments qui lui sont ajoutés : on
peut la mesurer approximativement avec un diamètre.
Par rapport à la fréquence de résonance centrale de
l'antenne, un affaiblissement de 3 dB détermine les fréquences minimum et
maximum d'utilisation ; la différence entre ces deux fréquences correspond à la
bande passante.
Par exemple,
Une antenne classique est l'antenne dipôle demi-onde,
qui résonne à la fréquence pour laquelle sa longueur est d'une demi-longueur
d'onde avec une largeur de bande d'environ 1 % si elle est très mince. En
pratique, et pour les fréquences élevées, le diamètre du conducteur n'est plus
négligeable par rapport à la longueur d'onde, ce qui augmente considérablement
sa bande passante.
En règle générale:
La bande passante d'une antenne diminue si l'antenne devient petite par rapport à la demi-onde : il n'existe pas d'antennes large bande et compactes. Du moins avec des pertes raisonnables.
La bande passante d'une antenne filaire augmente si le diamètre du conducteur augmente.
Certaines antennes dites « multibandes » peuvent
fonctionner correctement sur des segments discontinus de bande de fréquences
sans dispositif particulier. D'autres nécessitent l'emploi d'un circuit
adaptateur d'impédance pour fonctionner correctement.
