Présentation
Auteur(s)
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Joseph ROGER : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Télécommunications - Ancien Responsable du Service Antennes des Radars de surface à THOMSON-CSF
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Lire l’articleINTRODUCTION
Une antenne d’émission est un dispositif qui assure la transmission de l’énergie entre une source et l’espace libre dans lequel cette énergie va se propager. Réciproquement, une antenne de réception est un dispositif qui assure la transmission de l’énergie d’une onde se propageant dans l’espace à un appareil récepteur. Généralement, la source d’émission (ou le récepteur) est reliée à l’antenne par une ligne de transport d’énergie qui est fréquemment une ligne coaxiale ou un guide d’ondes.
Les longueurs d’onde λ utilisées pour les télécommunications, les aides à la navigation ou le radar s’étendent de quelques kilomètres à quelques millimètres. On conçoit que les antennes diffèrent très sensiblement d’aspect d’une extrémité à l’autre de ce spectre radioélectrique.
Dans cet article consacré aux bases et principes des antennes, on va d’abord sensibiliser le lecteur, à la présence des antennes autour de lui, soit dans la nature (on prendra pour exemple la chauve-souris et l’homme), soit dans le monde humain (on prendra pour exemples une maison, un navire de guerre, un centre d’astrophysique et un satellite d’observation).
Après avoir donné les éléments de base des antennes (antenne d’émission, diagramme de rayonnement, gain, antenne de réception, réciprocité, polarisation, température de bruit), on parlera des antennes théoriques, antennes fictives, « mathématiques », indispensables pour étudier ou concevoir les antennes réelles. On verra successivement les ouvertures, les réseaux et les petites antennes remarquables.
L’article « Antennes » fait l’objet de plusieurs fascicules :
E 3280 Bases et principes
E 3282 Types
E 3284 Techniques
E 3286 Applications. Calculs. Mesures
E 3288 Éléments connexes
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.
Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.
VERSIONS
- Version courante de nov. 2015 par Xavier BEGAUD
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3. Antennes théoriques
3.1 Ouvertures
3.1.1 Hypothèses et définitions
On va faire quelques hypothèses simplificatrices et en rappeler les limites.
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Première hypothèse
Pour déterminer les caractéristiques du champ lointain d’une antenne, il suffit de connaître le champ proche sur un plan voisin de l’antenne : son ouverture.
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Justification
Cela est vrai pour les antennes grandes devant la longueur d’onde et qui sont donc très directives, et lorsque l’on veut déterminer les caractéristiques de l’antenne concernant le lobe principal et les premiers lobes latéraux (ce sont souvent les principales spécifications).
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Limite
Pour calculer le rayonnement diffus (lobes latéraux lointains), il faut prendre en considération la structure fine de l’antenne : tirants, bords du réflecteur, spillover...
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Deuxième hypothèse
Une fonction scalaire définie sur l’ouverture suffit à caractériser le champ proche.
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Justification
On demande généralement aux antennes de rayonner dans une polarisation bien précise, tout rayonnement dans la polarisation croisée étant une perte d’énergie. Il faut donc réaliser sur l’ouverture une illumination ayant cette même pureté de polarisation. On peut donc négliger le caractère vectoriel du champ électromagnétique.
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Limite
Si la polarisation sur l’ouverture n’est pas parfaite, il faudra ajouter une autre fonction représentant l’illumination en polarisation croisée (orthogonale à la polarisation principale) qui produira un diagramme dans cette même polarisation.
En toute rigueur, si le champ sur l’ouverture est quelconque, il faut utiliser des relations vectorielles complexes (formules de Kottler, § 3.3.2) pour passer du champ proche au champ lointain.
Pour calculer le rayonnement diffus (lobes latéraux lointains), il faut prendre en considération la structure...
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Antennes théoriques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - JASIK (H.) - Antenna engineering handbook. - McGraw Hill Book Company. 1961.
-
(2) - THOUREL (L.) - Les antennes. - Dunod. Réédité.
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(3) - SCHELKUNOFF (S.A.), FRIISS (H.T.) - Antennas theory and practice. - J. Wiley and sons, inc. 1952.
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(4) - ROUBINE (E.), BOLOMEY (J.C.), DRABOWITCH (S.), ANCONNA (C.) - Antennes (2 tomes). - Masson. 1977.
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(5) - SILVER (S.) - Microwave theory and design. - McGraw Hill Book Company. 1949.
-
(6) - CLARKE (R.H.), BROWN (J.) - Diffraction theory and antennas - . Ellis Horwood Ltd. 1980.
-
(7) - COLLIN (R.E.), ZUCKER (F.J.) - Antenna...
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