ANTENNE LOGPERIODIQUE EN RADIODIFFUSIONS FM, ET EN TELEVISION VHF-III, UHF

INTRODUCTION

Le choix d’une antenne log-périodique pour la réception des émissions de Télévision travaillant dans la bande IV – V UHF, VHF puis radiodiffusion FM est dicté par la facilité et l’efficacité de son emploi. L’antenne couvre toutes les fréquences en UHF, VHF. Il n’y a pas de difficulté pour le montage, la tendance est de situer toutes les antennes d’émission à un seul endroit géographique élevé comme par exemple, pour Antananarivo, à Ambohimitsimbina. Mon travail se divise en trois chapitres :
 Le premier chapitre nous donne l’aperçu des propriétés générales des antennes.
 Le second chapitre concerne les explications sur l’antenne log- périodique.
 Le chapitre 3 est réservé à la réalisation de l’antenne log-périodique pour capter les émissions de télévision en bande VHF, UHF, FM radiodiffusion ainsi que la simulation sur ordinateur.

Les ondes électromagnétiques

Généralités Les antennes d’émission propagent des ondes électromagnétiques constituées de ligne de force magnétique et électrique: tension ou intensité venant de l’émetteur. Toute onde sphérique peut être assimilée à une onde plane à une très grande distance. Le vecteur champ électrique E et magnétique H sont orthogonaux entre eux et à la direction de propagation . Le rôle essentiel d’une antenne de réception est de capter le maximum de puissance électromagnétique.

Extension

Un des éléments rayonnants constituant l’antenne est accordé sur une fréquence f0. Cet élément fait partie d’un alignement. Les éléments voisins sont accordés l’un sur (f0 ) et l’autre sur f0/ ); les deux éléments immédiatement extérieurs à cet ensemble de 3 antennes sont accordés sur (f0 ²) et (f0/ ²) et ainsi de suite. Pour la fréquence f0, l’impédance d’entrée de l’ensemble a une certaine valeur Z0 et le diagramme de rayonnement à l’infini est une fonction f (θ). Mais l’alignement que nous considérons s’étend, indéfiniment de part et d’autre de l’élément accordé sur f0. Il s’ensuit que, pour la fréquence (f0τ ) l’élément accordé sur (f0τ ) a le même rôle que l’élément accordé sur f0 pour cette dernière fréquence : donc l’impédance d’entrée de l’ensemble est encore Z pour la fréquence (f0τ ). Quant au diagramme de rayonnement à l’infini, en amplitude, il est toujours représenté par f (θ). Seul le centre de phase glisse le long de l’alignement puisque la source accordée se déplace le long de celui-ci. Donc, pour l’alignement, l’impédance d’entrée et les diagrammes de rayonnement sont identiques pour des fréquences qui sont entre elles dans le rapport τ De ce fait, si ces variations sont tracées en prenant comme variable le logarithme de la fréquence, la variation obtenue est périodique et la valeur de la période étant (logτ ouτ1log ) suivant que τ est plus grand ou plus petit que l’unité. C’est pour cette raison que ces alignements sont appelés antennes périodiques ou antennes «log -périodiques ». On conçoit que, dans ces conditions, des propriétés presque indépendantes de la fréquence peuvent être obtenues si la période de la variation choisie est suffisamment faible, ce qui revient à prendre des valeurs Γ voisines de l’unité.

Antenne spirale équiangulaire

La radiation émise à partir des parois A – B d’alimentation suit un parcours en spirale au cours duquel elle entre en résonance : ceci se produit lorsque l’écart atteint correspond à la moitié de la longueur d’onde émise dans le plan de la structure, où le champ rayonné est toujours nul.

Conclusion Générale

Nous avons énoncé dans ce projet les différentes caractéristiques des antennes. Ce qui nous a permis de faire la distinction entre les autres types d’antenne et l’antenne log-périodique que nous nous sommes proposés de concevoir et de réaliser. On a pu ainsi considérer le fait important que le diagramme de rayonnement soit très directif, que le gain est élevé et que l’impédance caractéristique est satisfaite de l’ordre de 75Ω. Ce qui confère à ce type d’antenne une stabilité d’utilisation durable. En outre, le rendement est élevé, proche de 90%, produisant une puissance rayonnée bien définie pour une direction, une zone allouée. Ainsi, si nous considérons le cas de l’antenne log-périodique comme antenne d’émission (c’est la situation pour la propagation ionosphérique des ondes courtes en radiodiffusion), on peut orienter cette antenne vers la direction préférentielle d’émission. Réciproquement, en réception, la puissance obtenue, la tension induite correspondante sur une antenne logpériodique sont très opérationnelles et donnent des images, sons, données de hautes qualités ; c’est le cas de notre antenne log-périodique pour la réception des ondes directes VHF, UHF en télévision et radiodiffusion. En outre, il a été démontré que la réalisation d’une telle antenne ne pose pas de problèmes techniques difficiles :
 l’existence des éléments constituant l’antenne sont d’une recherche aisée et de coût abordable. En effet, des éléments en aluminium (Al) sont pratiquement existants sur le marché. Et même on peut utiliser des matériaux en cuivre (Cu) dont des rouleaux se vendent dans plusieurs quincailleries, à des prix un peu plus élevé que ceux de l’aluminium (Al), mais avec une conductivité plus performant :
 Résistivité de cuivre (Cu) = 1,78.10-8Ω.m,
 Celle de l’aluminium (Al) = 2,90.10-8Ω.m.
Le rouleau métrique d’aluminium (Al) coûte 5000 Ariary, tandis que celui du cuivre (Cu) est de 6000 Ariary (diamètre = 10mm). Pour le cas présent, on a utilisé plutôt des éléments en aluminium (Al). En ce qui concerne les applications en télécommunication, on utilise les antennes log-périodique pour la propagation des ondes décamétriques : cas des ondes ionosphériques par exemple pour l’émetteur de la RNW, de la RNM à Talata Volonondry et à Sabotsy-Namehana en liaison VHF – UHF pour la transmission des données, et des communications de services des liaisons terre – terre à l’ASECNA, à l’OMERT, à l’Air Madagascar, … et autres. Ce type d’antenne est très utilisé dans le monde entier et son emploi est durable à cause de ses performances pérennes. Bref, l’antenne log-périodique sera encore utilisée pour plusieurs générations au niveau technique, par exemple pour le choix des éléments meilleurs conducteurs comme l’argent (Ag), et même pour les gammes de fréquences autres que les ondes courtes, VHF, UHF, telle qu’en microonde.

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Table des matières

LISTE DES ABREVIATIONS
CHAPITRE 1 : LES PROPRIETES GENERALES DES ANTENNES
1.1 Les ondes électromagnétiques
1.1.1. Généralités
1.1.2. Rayonnement d’un doublet électrique
1.1.3. Polarisation du champ rayonné
1.1.4. Champ rayonné par une source ponctuelle
1.1.5. Cas des ondes UHF – VHF
1.2. Les caractéristiques des antennes [2]
1.2.1. Généralités
1.2.2. Le diagramme de rayonnement
1.2.3. Gain et directivité d’une antenne
1.2.4. L’impédance caractéristique – le rendement
1.2.5. Le Bande passante – la bande de fonctionnement
1.3 Conclusion
CHAPITRE 2 : L’ANTENNE LOG – PERIODIQUE
2.1. Principes généraux
2.1.1. Propriétés fondamentales
2.1.2. Extension
2.2. Quelques exemples d’antennes log – périodiques
2.2.1. Définition
2.2.2. L’antenne plane
2.2.3. Structure en dents trapézoïdales
2.2.4. Antenne spirale équiangulaire
2.2.5. Evolution
CHAPITRE 3 :REALISATION DE L’ANTENNE LOG – PERIODIQUE POUR LA RECEPTION DES ONDES VHF, UHF EN TELEVISION ET EN RADIODIFFUSION MF – ESSAIS PRATIQUES
3.1. Alignement périodique de dipôles [4]
3.1.1. Principe général
3.1.2. Schéma typique et conditions de calculs
3.2. Calculs des éléments de l’antenne [5]
3.2.1. Configuration réelle
3.2.2. Calculs numériques
3.3. Bilans
3.3.1. Sur le rapport de gamme
3.3.2. Sur le plan des bandes recouvertes des éléments
3.3.3. Sur le plan de l’excitation vers le récepteur, du gain, de la directivité
3.4. Essais pratiques
3.4.1. Outils d’essai pratiques
3.4.2. Valeurs des gains
3.4.3. Installation d’une antenne
TABLEAU 1
SPECTRES DES ONDES
FREQUENCE
LONGUEUR D’ONDE
DESIGNATION METRIQUE
DESIGNATION COURANTE
ABREVIA-TION INTERNA-TIONALE
10 kHz à 30 kHz
30 km à 10 km
ONDES MYRIAMETRI-QUES
TRES BASSES FREQUENCES (Very Low Frequencies)
VLF
30 kHz à 300 kHz
10 km à 1 km
ONDES KILOMETRI-QUES
BASSES FREQUENCES
LF
300 kHz à 3 MHz
1 km à 100 m
ONDES HECTOMETRI-QUES
FREQUENCE MOYENNE
MF
3 MHz à 30 MHz
100 m à 10 m
ONDES DECAMETRI-QUES
HAUTES FREQUENCES
HF
30 MHz à 300 MHz
10 m à 1 m
ONDES METRIQUES
TRES HAUTES FREQUENCES
VHF
300 MHz à 3 GHz
1 m à 10 cm
ONDES DECIMETRI-QUES
FREQUENCES ULTRA HAUTES
UHF
3 GHz à 30 GHz
10 cm à 1 cm
ONDES CENTIMETRIQUES
HYPERFREQUENCES
SHF
30 GHz à 300 GHz
1 cm à 1mm
ONDES MILLIMETRIQUES
Extremely High Frequencies
EHF
BIBLIOGRAPHIE