les antennes partie envoyee.pptx [réparé]

7/28/2019 Les antennes PARTIE ENVOYEE.pptx [Rpar]

1/122

Les antennes 4 ITR 2010/2011

Introduction

Questionnaire-

Diagnostic

Objectifs :

acqurir les bases de la thorie des antennes et du rayonnement

pouvoir dterminer les diffrents paramtres dantennes

avoir une vue d'ensemble sur les types d'antennes


2/122


Les tlcommunications comprennent

l'ensemble des moyens techniques ncessaires

l'acheminement fidle et fiable dinformations

entre deux points quelconques (commutation),

une distance quelconque (transmission), avec des

cots raisonnables.

2


3/122


Rpartiteur Gnral

Le Poste

tlphonique

permet dchanger :

Voix

signalisation

Branchement :

Ligne bifilaire de 0.4 0.8 mm

Cble de Distribution

Cble de transport

distribution

1 2 34 5 6

7 8 9* 8 #

1 2 3

4 5 67 8 9

* 8 #

Distribution Commutation Transmission

Branchement

(chevelure)

Point de

concentration

(PC)

Sous rpartiteur

Transport

Rpartiteur

Autocommutateur

Centre de

dmodulation

et modulation

(CDM)

Rpartiteur de

transmission

Satellite,

Faisceau hertzien

Cble, fibre optique

Commutation :

tablissement

supervision

rupture de la

communication

Distribution

Transmission :

transport des informationsd'un point un autre travers

un milieu appel canal.

3

Point de concentration :

Mini rpartiteur permettant de

regrouper les lignes

individuelles dans un cble de

distribution

Sous rpartiteur:

Btis sur le trottoir

permettant de brancher les

cbles de distribution avecles cbles de transport


4/122


Transmission

4


5/122


les supports matriels

ligne symtrique

ligne coaxiale

guide donde

fibre optique

Milieu detransmission :

=deux types

lespace libre

faisceaux hertziens

satellite

tlphonie mobile

Utilisation des

antennes pourpropager les

ondeslectromagntiques

5


6/122


Spectre des ondes

lectromagntiques

Bande W : 60 100 GHz

Bande U : 40 60 GHz

Bande Ka : 26 40 GHz

Bande K : 18 26 GHz

Bande Ku : 12 18 GHz Bande X : 8 12 GHz

Bande C : 4 8 GHz

Bande S : 2 4 GHz

Bande L : 1 2 GHz

Vido Ondes lectromagntiques

6

/
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7/YouTube%20-%20c_est%20pas%20sorcier%20_%20la%20radio%20(ici,%20l_onde)%201.mp4http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7/YouTube%20-%20c_est%20pas%20sorcier%20_%20la%20radio%20(ici,%20l_onde)%201.mp4


7/122


III. Proprits des antennes

IV. Antennes filaires simples

VI. Rayonnement des ouvertures

V. Groupements dantennes

I. Gnralits

7

II. Doublet de Hertz

L t 4 ITR 2011/2012


8/122


8

1. Les types dondes

2. Union internationale des tlcommunications UIT

3. Compatibilit lectromagntique CEM

4. Faisceaux hertziens

5. Transmission par satellite

6. Tlphonie mobile

7. Rseaux sans fil (bluetooth, wifi)8. Risques sanitaires des ondes

Insister sur lesantennes et lesfrquences utilises


9/122

L t 4 ITR 2011/2012


10/122


10

Les insectesLes antennes sont des organes sensoriels portessur la tte des insectes qui servent pour le sens,l'odorat, le toucher et le got, grce la prsence desensilles.

La chauve-souris

La chauve-souris, qui dort le jour et chasse lanuit, met et reoit des ultrasons qui lui permettentde dtecter les obstacles et les proies, cholocation:

par mission pulse de sons de haute frquence quisont rflchis sous forme d'chos.

Son antenne dmission est la bouche ou lesnarines suivant les espces, analogues des cavits.

Ses antennes de rception sont ses oreilles enforme de cornets.

Gnralits



11/122


Gnralits

LHomme

Vido Perceptiondu son

11

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7/YouTube%20-%20Tpe%20Chez%20l_homme,%20la%20perception%20des%20sons.mp4http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7/YouTube%20-%20Tpe%20Chez%20l_homme,%20la%20perception%20des%20sons.mp4http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7/YouTube%20-%20Tpe%20Chez%20l_homme,%20la%20perception%20des%20sons.mp4


12/122


Oreille de lHomme : fonctionnement dune antenne en rception.

Diffrences :

frquence : lampoule rayonne dans le visible rendement : lampoule possde un pitre rendement

Gnralits

12

Quelle image pourrions nous donner de l'antenne en mission ?

L'antenne = ampoule :conversion dun courant en rayonnement lectromagntique.



13/122


Une antenne est un dispositif qui assure la transmission dnergieentre une source et lespace libre ou entre ce dernier et un rcepteur.

Le mme dispositif permet soit de crer de lnergie quand on luifournit une puissance (mission), soit de la recueillir quand il est

plong dans un champs lectromagntique.

ondelectromagntique

Gnralits

2. Dfinition :13



14/122


Antenne = interface entre deux milieux :

milieu lectronique

milieu de propagation (espace)

Gnralits

14



15/122


1831 :Michel Faraday : phnomnes dinduction lectrique

1873 : Clerk Maxwell : thorie des ondes

lectromagntiques .

1888 : Heinrich Hertz dcouvre les ondeslectromagntiques

1895 :Alexandre Popov invente lantenne

1901 :Guglielmo Marconi : tlgraphie sans fil

Gnralits

3. Quelques repres historiques

Heinrich Hertz

James Clerk Maxwell

Michael Faraday

Guglielmo Marconi

Alexandre Popov

15



16/122


Charge en mouvement(courant)

Gnralits

4. Notions sur le rayonnement

champ lectrique+

champ magntique

Charge au repos

Champ lectromagntique

Maxwell tudia les rapports entreles deux champs tablissant les

quations de Maxwell.

16

E : champs lectriqueH: champs magntique

HB

ED

D : induction lectriqueB : induction magntique



17/122


0)(

tAEtordonctAtortAtorEtor

t

BEtor

Jt

DHtor

Ddiv

0

Bdiv

Daprs les formules classiques de lanalyse vectorielle : 0)( dagrtor

Vdagrt

AE

Donc un potentiel scalaire V /

Gnralits

5. quations de Maxwell

ANALYSE VECTORIELLE

AtorB

/A

0)( tordiv

Daprs les formules classiques de lanalyse vectorielle :

un potentiel vecteur

t

DHtor

ouSur la source hors la source

17

J: densit de courant : densit de charge



18/122


t

EAtortorBtor

)(

Vdagr

t

A

t

tVdagr

tA

2

2

AAdivdagrAtortoror

)()(

tVdagr

tAAAdivdagr

2

2

)(

)(2

2

t

VAdivdagr

t

AA

Plusieurs solutionsde couple ( A,V)

ANALYSE VECTORIELLE

quations de Maxwell18



19/122

Condition de Lorenz :

On obtient

lquation de propagation: solution unique

0tVAdiv

02

2

t

AA

Hypothses: Courants sinusodaux Supports filiformes

ldr

eIA

jkr

4

d

r

c

rtI

A

)(

4

A est de la forme : : volume occup par les charges

r : distance au point o le champ estcalcul

quations de Maxwell19



20/122

a) Dfinition

Cest un ensemble de deux charges +q et q spares par une distanceinfinitsimale ( h


21/122

Doublet de Hertz

r

r

A

r

rA

r

r

ArA

r

AA

r

Ator

1

)sin(

sin

1

sin

sin

1

En coordonnes sphriques :

Matrice de passage :

z

y

xr

A

A

A

A

A

A

0cossin

sinsincoscoscos

cossinsincossin

Ar = Azcos A = - Azsin

A = 0

21



22/122

Doublet de Hertz

AtorBH

11

sin1

4

0

rjk

r

eIhH

HHjkr

r

t

EHtor

dtHtorE

1

22



23/122

0

sin)1

(4

cos)1

(4

2

1

)sin(

sin

1

sin

sin

1

32

2

32

rr

jk

r

kehI

rr

jkehI

H

r

rH

r

r

HrH

r

HH

r

Htorjkr

jkr

r

r

Doublet de Hertz

Courants sinusodauxjwteII 0

dtHtorE

1

Htorjw

E

1

23



24/122

0

sin)1

(4

cos)1(4

2

32

32

rjwrw

k

r

jwehI

rjwrwkehI

Ejkr

jkr

On distingue 3 zonesde rayonnement

Zone de Rayleigh : r >/6

Doublet de Hertz

sin1

4

rjk

r

eIhH

jkr

24



25/122

Doublet de Hertz

Zone de Rayleigh:zone immdiate du doublet

sin4

cos2

sin4

3

3

2

rwjehIE

rwj

ehIE

r

ehIH

jkr

jkr

r

jkr

E et H sont en quadrature

Londe nest pas plane

Champs donns enlectrostatique par leslois de Biot et Savart

25



26/122

Doublet de Hertz

Zone de Fresnel: zone fluctuante difficile exploiter

sin4 r

eIhkjjkr

sin

4 r

ehIwj

jkr

0

Zone de Fraunhofer:zone du champ lointain

sin1

4

rjkeIhH

jkr

cos)1

(4

232 rjwrw

kehIE

jkr

r

0

sin)1

(4 32

E

rjwrw

k

r

jwehIE

jkr

26



27/122

Doublet de Hertz :champ lointain

0

sin4

0

E

r

ehIwjE

E

Ejkr

r

sin4

0

0

r

ehIk

jH

H

H

H

jkr

r

E et H sont en phase

E et H sont orthogonaux

dans le videZ0 = 377

k

w

H

E

H

EZ0

Caractristiquesdune onde plane

QCM

27



28/122

Doublet de Hertz

Puissance rayonne: flux du vecteur de poynting travers une sphre desurface S et de rayon r.

*

*

21

2

1

HE

HEP

sin4

sin4

rehIkjH

r

ehIwjE

jkr

jkr

2

sin

42

1

r

hIwkP

Sray SdPW

28



29/122

ddrSd sin2

Doublet de Hertz

Puissance rayonne

2

2240

hIWray

20:

0:

29



30/122

Q C M30



31/122

Q C M

Equations des champsPlan

31



32/122

III.Proprits des antennes

1. Intensit de rayonnement

2. Directivit

3. Gain

4. Diagramme de rayonnement

5. Rsistance de rayonnement

6. Hauteur quivalente

8. rciprocit

Plan

32

7. polarisation



33/122

1. Intensit de rayonnement

2

sin42

1

r

hIwkP

Vecteur de poynting :Densit de puissancepar unit de surface

Dpend de la distance laquelle sont effectuesles mesures

Quantit indpendante de la distance r

cherchons

Concept dangle solide

2

r

Sdd

Toutes les surfaces dfinissant lemme angle solide recueillerontla mme quantit dnergie

Proprits des antennes

33



34/122

On dfinit : lintensit de rayonnement (ou de radiation) comme ladensit de la puissance totale rayonne W par unit dangle solide.

d

Wd

Intensit de rayonnement

S SdPWFlux du vecteur de Poynting traversune surface ferme S entourantlantenne.

=Avec

drPW 2 2rPd

Wd


34



35/122

Intensit de rayonnement

ne dpend plus de r : (,)

2

sin42

1

hIwk

2

sin42

1

r

hIwkP grande distance (champ lointain) :


35



36/122

2. Directivit de lantenne

Elle caractrise la faon dont lantenne concentre lnergie dans les diffrentesdirections de lespace.

D =Intensit de radiation donne (dans une direction)

La moyenne de cette intensit ( sphre)


36


i d


37/122

2. Directivit de lantenne

ddr

ddr

r

Sdd sin

sin2

2

2Or

Alors

ddD

sin

),(4 00


dD

4

1

),( 00

37


i d


38/122

Directivit de lantenne

Cas particulier : antenne isotrpe

Cest une antenne fictive qui rayonne la mme puissance dans toutes lesdirections.

(,) = cte

2

00

00

sin4

sin

),(4

ddddDiso

dBDiso 01


38


P i d


39/122

3. Gain

On dfinit le gain en puissance dune antenne 1par rapport lantenne2 encomparant leur intensit de rayonnement dans une direction donne sousune mme puissance dalimentation.

),(

),(),(

2

121

G

Pour classer les diffrentes antennes, on les compare lantenne isotrope(gain isotropique = gain absolu).

0

),(),(

G 0= cte (antenne isotrope)


39


P it d t


40/122

Gain

dWdOn a :

000 4 ddW sphresphreA

La puissancedalimentation(antenne isotrope)

AA W

rP

W

G24),(

4),(

Donc :

2

00

**

2

1

2

1

2

1E

ZZ

EEHEP

Avec :


40


P it d t


41/122

AA WZ

rE

W

rPG

0

222

2

44),(

Gain

On en dduit :

120

0

00 Z

AW

rEG

60),(

22

Gain et directivit

d

D),(4

et la puissance rayonne dWray


41


P it d t


42/122

Gain

rayWD

),(4 On a alors :

et

AWG

),(4

),(

Wray

EmetteurWA

Antenne sans pertes : Wray = WA G = D


Antenne avec pertes : Wray= WA G = D

( : rendement de lantenne < 1 )

42


P it d t


43/122

1. Une antenne a une directivit de 16 et une efficacit de rendement de 62.5 %.

Donner la valeur de la directivit et du gain en dB.

Exemples

D = 12.04 dBG = 10 dB

2. Une antenne rayonne une puissance totale de 80 w qui produit un champde 8 mV/m une distance de 24 km de lantenne dans la directionoptimale du rayonnement . La puissance mise lentre est de 100 w.

valuer la directivit et le rendement de cette antenne.

D = 8.86 dB = 80 %


43




44/122

4. Diagramme de rayonnement


Le diagramme de rayonnement en puissance est la surface dquation polaire :

max00max

),(

),(

),(

G

Gp

Cette surface est reprsente ou constante en coordonnes :polaires

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

180 0

-200 -100 0 100 200-80

-60

-40

-20

0

20

angle ()

G(dB

i)

ou cartsiennes

44




45/122

Diagramme de rayonnement


On dfinit aussi le diagramme de rayonnement en champ par :

maxE

EC

2

max

2

max

),(

rP

rPp

2

02

1E

ZPet

2

max

2

E

Ep

2

cp

Relation entre p et c

45




46/122



Cas du doublet

sin

4 r

ehIwjE

jkr

1200

0

Z

Zkw

sin

60 h

r

IE

Remarque :

En gnral, toutes les antennes rayonnent,

grande distance, des champs de la forme :

),(60

F

r

IE

F (, ) est la fonction caractristique du rayonnement

46




47/122

Diagramme de rayonnement : Cas du doublet


sin

60 h

r

IE sin

max

E

EC

Sur le plan vertical (yz)

= /2

Plan vertical

y

z

deux cerclestangents

Sur le plan horizontal (xy)

= /2

Plan horizontal

x

y

Un cercle

Rayonnementomnidirectionnel

c = 1

47




48/122

Diagramme de rayonnement : Cas du doublet


Le diagramme est un tore gorge

nulle, obtenu par rotation du cercle

tangent au doublet autour de (oz)

En 3 D

varie de 0 180

varie de 0 360

48




49/122



Relation entre directivit et diagramme de rayonnement

d

D),(4

ddD

max

max

max

44

ddD

p sin

4max

Exemplec = cos

1. Tracer le diagramme de rayonnement c en coordonnes polaires2. Dterminer Gmax avec antenne sans pertes3. Calculer Dmax si le rayonnement arrire est supprim

49




50/122

1. c = cos



y

z

2

00

2max

sincos

4

ddD2

cp

Gmax = 3 (4.77 dB)Antenne sans pertes : Gmax = Dmax

2. On a :

2

0

2/

0

2max

sincos

4

ddD Dmax = 6 (7.78 dB)

3. Rayonnement arrire supprim :

50




51/122

lobe principal

1

0,80,6

0,4

Lobes

latraux

Lobesarrire

Lobes

secondaires



Le plus souvent, les antennes sont conues pourconcentrer lnergie dans une direction biendtermine.

Le diagramme a lallure suivante :

51




52/122

Sphre reprsentant un ensemblede lobes secondaires de mmeniveau A dB par rapport aumaximum.



Exemple z

0

0 dB1. 0 = 1 et A = -30 dBa) Dterminer Dmaxb) Dterminer Dmax si les lobes secondaires sont

supprimes

2. Mmes questions pour 0 = 30

Reprsentation dep en fonction de

0 = 1 Dmax = 29.68 dBSans lobes secondaires: Dmax = 41.18 dB

0 = 30 Dmax = 11.68 dBSans lobes secondaires: Dmax = 11.74 dB

dBA

dB

p

p

0

0 0Rponses

A dB

52




53/122

1

0,80,6

0,4


op ts des a te es

Ouverture 3 dB

Angle entre les directions pour lesquellesle rayonnement chute de 3 dB :

G = Gmax / 2

Largeur du faisceau

(-3dB)

GdB = Gmax dB - 3 dB

Coordonnespolaires

0/2 90 180 ()

Coordonnescartsiennes

p1

0.5

53

0

Si 0 est trs faible, on prfre tracer pen coordonnes cartsiennes




54/122

54

Un metteur de puissance Po = 0,4 W et de frquence 100 MHzproduit une OEM par une antenne isotrope. LOEM se propage sansaucun obstacle. Un observateur plac 200 m de cet metteur fait lesobservations suivantes :

la densit de puissance vaut 0,8 W/m2

le champ lectrique mesur vaut 173 mV/m

la longueur donde vaut 3 m

la porte de lmetteur ne dpasse pas 100

Exercice

p

E = 17,3 mV/m

la porte dpend

de la sensibilit du rcepteur et na rien voir avec la longueur donde

Vrai faux




55/122

p

5. Rsistance de rayonnement

On considre une antenne qui rayonne une puissance totale Wr.

On appelle rsistance de rayonnementRrde lantenne, la rsistance qui,parcourue par le courantIdissipe la mme puissance Wr

2

2

1IRW rr

Rr dpend du choix du point sur lantenne, mais elle est gnralementdtermine l o le courant est maximum.

Dfinition

55




56/122

p

Rsistance de rayonnement

Cas du doublet2

2240

hIWrOn a :

2

2

1IR r

2

2280

hR r

Pour h =/100 : Rr 0.08

56




57/122

p

6. Hauteur quivalente (effective)

Cest la hauteur dun doublet qui, parcouru par le courant dentreI,produirait dans son plan diamtral ( = /2), le champ maximum delantenne.

Dfinition

Emax

Antenne

rx

z

yhe

r

= /2M

Emax (antenne) = E/2 (doublet)

57

I

I




58/122

p

Hauteur quivalente

Relation entre le gain et la hauteur quivalente (antenne sans pertes)

2

max

120

e

r

h

RG

eh

rIEE 602/max I

rEhe

60max

22

22222

maxmax

2

1

60

60IR

hI

W

rEG

r

e

A

)

2

1( 2IRWW rrA

Rsistance derayonnement

58




59/122

59

DfinitionLtat de polarisation caractrise lvolution des vecteurs et dans leplan donde.

p

7. Polarisation

E

H

E

garde une direction Onde polarise rectilignementfixe

zy EetE

zy zzz

yyy

x

kxwtEE

kxwtEE

E

E

cos(

cos(

0

0

0

vibrent avec la mme phaseEy

Ez

0x .E0y

E0z




60/122

60

Cas gnral :

Lextrmit du champ E dans le plan donde (yoz) dcrit en gnral uneellipse au cour du temps.

La nature de cette ellipse diffre suivant la valeur du dphasage entreles deux composantes.

E0y

0x .Ey

Ez

E0zExemple :

2

yz

Elliptique

droite




61/122

8. Rciprocit

Systme avec deux antennes A et B un quadriple

e1

i1

i1Antenne A Antenne B

tat 1A met sous lexcitation dune f.e.m e1B reoit et son courant de court circuit est i1

i2

i2

A B

tat 2B met sous lexcitation dune f.e.m e2A reoit et son courant de court circuit est i2

e2

61

Rciprocit galit des impdances mutuelles


62/122




63/122

Rciprocit

21

221112

12

112221

zzzz

zzzz

Z11 et Z22 correspondent aux impdances dentre respectives des antennes A

et B . Il y a rciprocit si Z12 = Z21

'

2

2

'

1

1

ie

ie

On a :

Donc : Z12 = Z21

Le comportement dune antenne en rception est dduit partir de ses caractristiques dfinies en mission

63



64/122

Q C M64




65/122

65Exercices

z

z

zz




66/122

66Solutions



67/122

67

On dispose dune antenne doublet de longueur l =2cm et de diamtre 2mm pourrayonner de la puissance la frquence de 900 MHz.

1. Calculer la rsistance de rayonnement de cette antenne

2. Calculer son coefficient defficacit si on exprime les pertes par effet Joulepar : Rj= l /S avec :

:rsistivit du matriau = 4.8 10-5.m

l : longueur totale du doublet

S : Section du doublet

Plan

Exercice



68/122

IV.Antennes filaires simples

Dfinition

Ce sont des antennes formes par des fils mtalliques cylindriques, dont lalongueur l est de lordre de ( l = /4, /2, ) et dont le diamtre estngligeable devant celle-ci.

Antenne isole

Extrmit du fil isole Courant y est nul

C.O.

68


Antennes filaires simples


69/122

1. Antenne isole

Nuds

Ventre

69




70/122

Antenne isole

Alimentation

Rsonance

Symtrique Asymtrique

v

i

2L=/2

v

i

2L=

L=/4v

Ventre

v

L=/2Nud

Antirsonance

70




71/122

2. Antenne charge uneextrmit

Au voisinage de sa frquence de rsonance ou antirsonance, uneantenne se comporte comme un circuit rsonnant .

H=0

/4

LC

R

LCw

10

Self la base

L1w

L

CR

L1

0

0

1)(

1

wCLL

w

H1=/4

Allongement fictif de lantenne

71




72/122

Antenne charge une extrmit

H=0 /4

LC

RLC

w1

0

0

0

1)(

1

wCCL

w

Allongement fictif de lantenne

Capacit au sommet

C1H1=/4

LC

R

C1

72




73/122

x

z

y

L

- L

r

Hypothses

Diple de longueur 2Lexcit par une alimentationsymtrique

Diple non charg (isol)

M

r

Le point M est suppos l

zLkIzI M sin)(

3. Champ rayonn grande distance

dz

On peut calculer le champ rayonn comme lasomme des contributions de doubletslmentaires dz parcourus par une intensit I(z)

I(z)

r // r

73




74/122

Pour un doublet

sin

'4

'

r

ehIwjEjkr

On a :

Llment dz cre au point M un champ :

dzr

eIwjdE

jkr

sin

'4

'

dz

r

eIj

jkr

sin

'

60 '

dzr

ezlkIj

jkr

M

sin

'

)(sin60 '

Champ rayonn grande distance74




75/122

r'

dz

M ()

r

z

ycos' zrr

Champ rayonn grande distance

dzzr

ezlkIjdE

zrjk

M

sin)cos(

)(sin60 )cos(

75




76/122

dzzr

ezlkeIjdE

jkzjkrM

)cos(

)(sinsin60 )cos


A

Champ total :

L

L

jkz

dzzr

ezlkAE

)cos(

)(sin )cos

sin

cos)cos(cos60 kLkL

r

IE

M

On dmontre que :

76




77/122


Le diagramme de rayonnement est de rvolution autour de oz

)cos1(60

kLr

IE

M

M

E est maximum pour : 2L =(Antenne onde entire) r

IE MMAX 120

sincos)cos(cos),( kLLkF Fonction caractristiquedu rayonnement

E est maximum pour =/2

Antenne demi onde : 2L =/2 r

IE

M60

= 0 :

77

E = 0


78/122




79/122

Rsistance de rayonnement dune antenne demi onde

2

2

0

2

2

1

sin

)cos2

(cos

30MrMrIRdIW

dRr

sin

)cos2

(cos

60

2

0

On dmontre que :

2,73r

R

79




80/122

5. Hauteur quivalente dune antenne onde

I

rEhe

60

max

et

r

IEMAX

60

eh

80


81/122


82/122


83/122




84/122

7. Digramme de rayonnement du diple/284

Diagrammes"basculs" de 90

2

max

2

E

Ep

2

sin

)cos

2

cos(


85/122


86/122





87/122

Soit un diple/2 vertical aliment avec un courant de 2 A. On suppose uneefficacit de rayonnement de 100 %.

87Exemple

Rp :

rW

d

D),(

4

4

1

),(),(

/2 = ?

En utilisant louverture 3 dB, rvaluer cette intensit de rayonnement dans unedirection = 51

Ouverture 3 dB = 78 : de 51 12951correspond la moiti de lintensit maximale.

51 = ?

Evaluer lintensit de rayonnement dans une direction horizontal


88/122


89/122



Antenne YAGI


90/122

90

Le courant lectrique qui circule dans le diple produit par

rayonnement un champ EM, lequel induit des courants dans les lments

parasites. Ces courants induits, leur tour, produisent d'autres champs

rayonns qui induisent des courants dans les autres lments y comprisl'lment aliment.

Le courant qui circule dans chaque lment est le rsultat de l'interaction

entre tous les lments.

Finalement Le champ EM rayonn par l'antenne dans une

direction donne sera la somme des champs rayonns par chacun des

lments.

Antenne YAGI

Principe



Antenne YAGI


91/122

91Constitution

diple =lment actif = pilote =radiateur

/2

Antenne YAGI

Directeurs =lments parasite < diple

Rflecteur =lment parasite > diple


92/122


93/122


94/122


95/122


96/122


97/122



Groupement dAntennes

d d i


98/122

98

Rseau de deux antennes isotropes

Champ total au point M :

Diagramme de rayonnement du rseau :

2

sincos 2

2

max

2

kd

E

Ep

(Emax obtenu pour = 0)

2

sincos2)( 2

sin

kd

er

eAME

jkdjkr

Le champ total rayonn par un rseau dlments identiques est gal auproduit du champ rayonn par un lment du rseau par le facteur de rseau


99/122




R d d i


100/122

100


2

sincos

max

kd

E

Ec




R d d t i t


101/122

101


d / 2 : un seul lobe qui devient de plus en plus directif au fur et mesureque d augmente.

/ 2 d : apparition de deux lobes latraux , dont le maximum est croissantavec d.

d 2. : 3 lobes de rayonnement maximum, avec apparition progressive de2 lobes de rayonnement latraux.

Observations


102/122


103/122


104/122




li i l


105/122

105Rseau linaire n lments

diagramme de rayonnementdu facteur de rseau :F()

2

sinsin

2sinsin

)(

kd

knd

F


2

sinsin

2

sinsin

)(

)(

maxmax

kd

knd

E

E

E

Ec

Diagramme derayonnement dunlment du rseau


106/122




R li i l


107/122

107Rseau linaire n lments

Lorsque n devient important (> 10 par exemple), le diagramme de rayonnement

global dpend essentiellement du facteur de rseau, et peu du diagramme derayonnement de chaque antenne.

Le lobe principal est identiqueA partir du 3me lobe, le niveau est plus faible pour lantenne en cos(): elle rayonne moinsdans cette direction quune antenne isotrope.

Rayonnement en

cos()

16 antennes en cos()

16 antennes isotropes

Exemple : n=16 et c(de lantenne lment) = cos()




4 Pointage lectronique : rseau lments dphass


108/122

108

4. Pointage lectronique : rseau lments dphass

Cas prcdents de rseaux : le max est obtenu pour = 0(axe normal au rseau)

Obtenir le max dans une autre direction 0 : compenser le dphasage depropagation par un dphasage oppos apport chacune des sources de sorte que lerayonnement de chaque source parvienne en phase au point M

Si la source lorigine= rfrence

2me source dphase de : kd sin 0

3me source dphase de : 2kd sin 0

nme source dphase de :(n-1)kd sin 0


109/122


110/122


111/122


112/122


113/122



VI Rayonnement des ouvertures


114/122

VI.Rayonnement des ouvertures

Pour f > 2 GHz, la construction d'antennes Yagi devient de plus en plus critique :

les lments deviennent de plus en plus courts et l'influence du boom, du connecteur et des

lments de fixation deviennent de plus en plus difficile matriser.

surfaces rayonnantes

La surface rayonnante la plus simple est

louverture progressive dun guide donde vers

lespace libre : antenne cornet.Guidedonde

cornet

diple

1. Antenne cornet



Rayonnement des ouvertures

2. Antenne parabolique


115/122

115

p q

La directivit du cornet peut tre amliors en lassociant un rflecteur

parabolique.

Onde plane(rayons enphase)

A

F

M

FA + AM = constante

Rflecteur parabolique

Cornet au foyer

(source)

Guide donde

On utilise un rflecteur pour concentrer lnergie vers uneantenne lmentaire place au foyer (cas de la rception).


116/122




3. Gain dune ouverture


117/122

117

3

w

Rr(antenne)

v

Ri

La puissance rayonne par lantenneest :

2

2

1

ir

rr

RR

VRP

Pr est max pourRi= Rr

rR

VP

8

2

max

Cette puissance est celle capte parlantenne de surface quivalente Ar :

PAP rmax

P: vecteur de Poynting :0

2

2Z

EP


118/122




Gain dune ouverture


119/122

119

Gain d une ouverture

En pratique :2max

4 rAkG

k : facteur qui tient compte de :

lclairement de lantenne par la source dbordement (spill- over) rayonnement trop troit

la position de la source

ltat de la surface la diffractions sur les bords

k : 0.5 0.8


120/122


121/122



Exercice : quation des tlcommunications


122/122

122

PrPe

GrGe

2

GGPP

les antennes partie envoyee.pptx [réparé]

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