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Grandes antennes
Technologies d’antennes - De l’antenne élémentaire aux grandes antennes
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Grandes antennes
Technologies d’antennes - De l’antenne élémentaire aux grandes antennes

Auteur(s) : Xavier BEGAUD

Date de publication : 10 août 2018 | Read in English

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1 - Antennes filaires

2 - Antennes planes ou à ouverture rayonnante plane

3 - Grandes antennes

4 - Conclusion

5 - Glossaire

Sommaire

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RÉSUMÉ

Il existe de nombreux critères qui peuvent guider le choix d’une technologie d’antenne. Ce choix, en premier lieu dicté par la forme du rayonnement souhaité, conditionne très rapidement le type d’antenne candidate à la fonction recherchée. D’autres critères comme la taille de l’antenne ou le mode d’alimentation viennent compléter les contraintes et focaliser le choix du concepteur sur la technologie pertinente. Cet article présente de façon progressive et croissante en termes de tailles d’antennes, un panorama des solutions technologiques disponibles.

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Auteur(s)

  • Xavier BEGAUD : Professeur - Institut Mines-Télécom, Télécom ParisTech, Paris, France

INTRODUCTION

Le concepteur d’antennes est habituellement contraint par un cahier des charges comprenant de nombreuses spécifications : bande de fréquences de fonctionnement, performances radioélectriques (gain, diagrammes de rayonnement, polarisation) et encombrement. Viennent s’ajouter à ces critères des contraintes liées à l’environnement (vide spatial, environnement industriel de fonctionnement, intégration en boîtier au plus près de l’électronique de commande…).

Généralement, le plan de fréquence est figé car issu de longues négociations. Le choix de l’antenne est alors guidé par la largeur du faisceau nécessaire à l’application et le gain réalisé [E 3 280]. Notons cependant qu’une couverture omnidirectionnelle peut être obtenue en subdivisant l’espace en secteur comme dans le cas des stations de base de téléphonie mobile où chaque antenne couvre 90° ou 120° dans le plan considéré.

À ce stade de la conception, la technologie d’antenne peut donc être choisie en fonction de l’espace disponible exprimé en termes de longueurs d’ondes.

Nous allons donc suivre cette logique et faire croître les dimensions dans cet article, en passant en revue les principales caractéristiques de l’antenne élémentaire vers les grandes antennes.

Cependant, dans de nombreuses applications, l’antenne n’est que le « prolongement » du support de propagation (guide ou ligne de transmission) [E 1 170]. Cette dernière remarque doit être conservée à l’esprit du concepteur lors du choix de la technologie pertinente pour l’application à développer, si on souhaite minimiser les pertes liées aux transitions entre le support de propagation et l’antenne.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés.

D'autres définitions sont présentées dans l'article [E 3 280].

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e3282

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3. Grandes antennes

3.1 Antennes à réflecteur

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3.1.1 Problématique

Nous avons vu aux précédents paragraphes des antennes ayant des gains faibles, puis de l’ordre de la vingtaine de dB pour les cornets ayant une grande ouverture. C’est en quelque sorte la limite qu’il est possible d’obtenir avec une antenne élémentaire ou source. Lorsque l’on souhaite dépasser cette limite, il faut changer de technologie et utiliser les optiques à réflecteurs ou les réseaux d’antennes. On peut alors obtenir des faisceaux fins, des faisceaux multiples, des faisceaux formés… Les applications visées sont les communications satellites, les radars ou la radioastronomie. L’exemple du réflecteur parabolique du radiotélescope d’Arecibo, dont le diamètre du réflecteur est de 305 m, est une bonne illustration du terme grande antenne (figure 42).

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3.1.2 Principe des antennes à système focalisant

Le principe de l’antenne à réflecteur est directement inspiré de l’optique. Les deux systèmes focalisant typiques sont la lentille qui focalise à la transmission (figure 43) et le paraboloïde qui focalise à la réflexion (figure 44). Focaliser signifie transformer une onde plane en une onde sphérique centrée sur un point : le foyer.

Les trajets FM0A0 et FMiAi sont électriquement égaux dans la lentille (figure 43) qui rattrape les différences de trajet dans l’air par des différences de trajet dans le diélectrique la constituant. La vitesse de propagation et donc la longueur d’onde de ces trajets sont divisées, par rapport aux mêmes grandeurs dans l’air, par la racine carrée de la permittivité.

Dans un paraboloïde (figure 44), les trajets FM0A0 et FMiAi...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KILDAL (P.S.) -   Foundations of antennas a unified approach.  -  Student Litteratur AB (2000).

  • (2) - BEGAUD (X.) -   Analyse d’antennes et de réseaux d’antennes large bande et bipolarisation par une méthode d’éléments finis de surface.  -  Thèse de l’Université de Rennes 1 (1996).

  • (3) - CHAPELLIER (C.), MEKKI KAIDI (M.), DESSAILLY (F.), BEGAUD (X.) -   Antenne radio FM sérigraphiée, notamment pour véhicule automobile.  -  Brevet n° FR2901412 (2007).

  • (4) - SHREIDER (L.), BEGAUD (X.), SOIRON (M.), PERPERE (B.) -   Design of a broadband Archimedean spiral antenna above a thin modified Electromagnetic Band Gap substrate, 2006.  -  First European Conference on Antennas and Propagation, Nice, pp. 1-4 (2006).

  • (5) - DERNERYD (A.G.) -   Linearly polarized microstrip antennas.  -  IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-24, pp. 846-851 (1976).

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