Soutenance mémoire
Antennes à réflecteur paraboloïde
Il y a plusieurs types d’antennes à réflecteur selon son montage, dans tous les cas, ces réflecteur sont utilisées pour mieux concentrer le rayonnement, et ainsi améliorer les performances de l’antenne qui servira de source primaire c’est le cas des antenne parabolique Paraboloïde [du grec : para =à coté ; ballein = lancer et eidos = apparence] Une antenne à réflecteur paraboloïde est constituée de deux entités :
− La source qui illumine le réflecteur (un cornet est le plus fréquemment rencontré)
− Le réflecteur lui-même
Optimisation de l’éclairement et le rapport f/D
L’élément rayonnant de la source doit être placé au foyer de la parabole, là où toute l’énergie est concentrée. Pour éclairer totalement le réflecteur, il faut que le diamètre de celui-ci corresponde au lobe de rayonnement de l’antenne source. Le rapport distance focale/Diamètre (f/D) est un paramètre essentiel du réflecteur parabolique. On le choisit entre 0.4 et 0.8. Un rapport f/D trop faible donne une antenne très compacte et nécessitant une source avec un angle d’ouverture à -10dB (trait rouge) qui correspond à l’angle 2F sous lequel le réflecteur parabolique P est vu depuis le foyer. En grisé clair est représenté l’angle d’ouverture à -3db. La partie du lobe de rayonnement coloré en gris foncé passe à côté du réflecteur.
Le réflecteur parabole
Le réflecteur est tout simplement une antenne parabolique que l’on peut trouver dans le commerce ; l’antenne parabolique qui est une portion de paraboloïde (un parabole à 3 dimensions), celle-ci étant destinée à l’origine à la réception des émissions de télévision. Elle a pour rôle de concentrer l’énergie lumineuse reçue en un point appelé « foyer » la distance entre la centre du réflecteur e t le foyer est appelé « distance focale ». La puissance reçue par l’antenne est d’autant plus grande que la surface du réflecteur est grande mais le gain dépend aussi de la fréquence du signal reçu ou émis. Le réflecteur peut être réalisé en tôle pleine, en grillage à maille fine ou encore en tissu de verre et résine polyester ou époxy. Pour protéger la source et limiter les intempéries (givre, neige…) sur le réflecteur, un radôme peut être installé. C’est une sorte de bâche perméable aux ondes radio et résistant à l’ultraviolet.
Tôle pleine : On découpant la tôle d’aluminium en secteur paraboloïde puis ensuite assemblés comme les morceaux de la toile d’un parapluie. Le nombre de secteurs doit être choisi de façon à limiter l’écart entre le profil théorique et le profil réalisé. L’amplitude des défauts répétitifs ne doit pas dépasser 1/10. Tout défaut (bosse ou creux) détériore le gain final de l’antenne puisque l’énergie n’est plus focalisée parfaitement au niveau de la source. Pour une fréquence d’utilisation basse, la source (par exemple un dipôle demi onde) aura une surface équivalente de réception plus grande que pour une fréquence élevée, le défaut de concentration a dans ce cas moins d’influence. C’est pourquoi la taille des défauts est comparée à la longueur d’onde.
Grillage : Le travail sur ce matériau est plus aisé que sur la tôle pleine mais le maintien du grillage nécessite une structure plus élaborée. La résistance au vent est aussi plus faible de même que la réflexion des rayons infrarouge du soleil sur la source. Pour les grandes paraboles, c’est la solution la plus répandue. La dimension des trous du grillage ne doit pas être plus grande que le dixième de la longueur d’onde. Exemple pour une utilisation sur 10 gHz (lambda = 3 cm) les trous ne devraient pas dépasser 3 mm
Résine : En utilisant un modèle en bois reproduisant exactement le profil d’une parabole, il est possible de réaliser en série des réflecteurs en tissu de verre aggloméré avec une résine époxy ou polyester. La métallisation peut être effectuée avec une mince feuille d’aluminium
La conversion en numérique
Il aurait été possible d’envoyer directement le signal analogique à la carte de son de l’ordinateur, mais cette éventualité a été rejetée pour cause l’incompatibilité des cartes de sons et du manque de connaissances des expérimentateurs du côté de la programmation de ce périphérique. Pour que l’ordinateur enregistre le signal, il faut transformer le signal analogique en numérique. Pour ce faire on a utilisé un convertisseur Analogique/Numérique : ENREGISTREUR/LOGGER 4 CANAUX Velleman K8047. Ce convertisseur à l’avantage de se connecter sur le port USB (ou parallèle) d’un ordinateur ; Comme presque tous les ordinateur en ont un au moins. Un ordinateur plus performant pourra convenir pour l’acquisition; il sera surtout utile pur traiter toutes les observations, et pourra faire des traitement en semi automatique
CONCLUSIONS
Nous avons pu évaluer deux caractéristiques importantes du soleil (son diamètre angulaire et sa température de brillance) grâce à la radioastronomie. Pour y parvenir, nous avons utilisé un radiotélescope par expérimentations en partant d’une antenne parabolique de diamètre ordinaire et avec de procèdes de mesure très simples, de certaines connaissances en astronomie et de matériels divers disponible sur les marchés techniques malgaches. D’après les résultats obtenus, on a pu approximer que le diamètre angulaire du soleil est 33’ et la température de brillances du soleil est de 5760K ce qui n’est pas loin des valeurs, reconnues, la cause l’imprécisions de nos mesures résident dans la faible qualité du matériels utilisée. Cette expériences a pu démontrer qu’avec peut de chose en main on peut mener à bien des expériences importantes et utiles. En restant toujours dans ce domaine de la radioastronomie, on pourrait poussée loin cette expérience, en faisant porter notre étude sur un autre astres ou améliorer cette expérience grâce a l’utilisation de matériels mieux adaptés et plus performants
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I L’ASTRONOMIE
1. L’astronomie
1.1 L’astronomie
1.1.1 Définition
1.1.2 La radioastronomie
1.2 Notion d’ondes radio
1.2.1 Domaines des ondes radio et domaines des fréquence
1.2.2 Spectre radiofréquences
1.2.3 Répartitions des fréquences
1.2.4 Utilisations
1.3 La radiotélescope
1.3.1 Définitions
1.3.2 Différente type de montage
1.3.2.1Simple parabole
1.3.2.2 Réseau d’antenne
1.3.3 Principe et description d’un radiotélescope
1.3.3.1 Un dispositif captant les signaux (antenne parabole)
1.3.3.2 Satellite Finder
1.3.3.3 Amplifications
1.3.3.4 CAN et micro-ordinateur
CHAPITRE II CONCEPTIONS D’UN RADIOTELESCOPE
2. Conceptions
2.1 Le principe de conceptions
2.2 Généralité sur les antennes
2.2.1 Bande de fréquence d’utilisation
2.2.2 Polarisation
2.2.3 La directivité et le gain
2.2.4 Forme et dimension
2.2.5 Type d’antenne
2.2.6 Mode d’alimentation
2.3 Antennes à réflecteur paraboloïde
2.3.1 La source
2.3.2 Eclairement de la parabole
2.3.3 Optimisations de l’éclairement et le rapport f/D
2.3.4 Forme et géométrie d’un paraboloïde
2.3.5 L réflecteur parabole
2.4 Satellite finder
2.4.1 Les modifications du satellite finder
2.4.1.1 Ouverture
2.4.1.2 Prise d’alimentation
2.4.1.3 Adaptation de la tension de la sortie
2.4.1.4 Mise en place d’une BNC
2.4.1.5 Installation d’un ventilateur
2.5 La conversion en numérique
CHAPITRE III METHODOLOGIE
3 Méthode
3.1 Ajustement préalable
3.2 Technique de prise d’angle avec le réflecteur
3.3 Balayage du ciel à vitesse constante en passant par le point à étudier
CHAPITRE IV RESULTATS
4. Résultats
4.1 Le pointage de l’antenne
4.2 Observation du soleil à partir d’une antenne de 3m
4.3 Résultat avec une antenne de 3m
CONCLUSION
ANNEXE
LISTE DES TABLEAU
LISTE DES FORMULES
LISTE DES FIGURES
NOMENCLATURE
REFERENCE
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