Page 54 - Propagation_antenne_adaptation

Comment ça marche ?

Par le radio-club F6KRK.
L'impédance d'un milieu de propagation

L'impédance d'un milieu de propagation est une notion assez vague pour la plupart des
radioamateurs qui n'en connaissent que la valeur de 377 Ω qui est l'impédance du vide.
Nous allons essayer de débroussailler cette notion.

VECTEUR DE POYNTING. méabilité (µ) et diminue comme la a) milieu avec ε > 1 : Dans ce cas, Z m
Loin de l'antenne d'émission, l'onde racine de la permittivité (ε). diminue comme v, donc comme
Toutes ces formules s'appliquent à
électromagnétique est une onde racine de ε. Alors le champ E
plane, ce qui veut dire que les des milieux homogènes, sans hys- diminue comme la racine de la
térésis et non conducteurs. Dans
vecteurs qui caractérisent l'éner- ce cas, il n'y a pas d'amortisse- diminution de Z et la f.é.m.
m
(2)
gie transportée par cette onde ment de l'onde (pas de pertes). également .
se situent sur un plan et sont en Quand l'onde change de milieu, b) milieu avec µ > 1 : Dans ce cas
quadrature. La valeur de l'énergie elle change de vitesse et subit une Z augmente comme racine de µ
m
qui traverse une surface de ce plan réfraction (comme pour les rayons (car v diminue comme racine de
est donnée par le calcul du flux du lumineux). µ). Alors le champ E augmente
vecteur de Poynting qui se résume comme la racine de l'accroisse-
dans ce cas là à : Si l'onde passe de l'air à un milieu ment de Z et la f.é.m. égale-
m
P = E × H avec : semi-conducteur comme le sol, il ment.
P = Flux du vecteur de Poynting en y a à la fois réfraction et réflexion Difficile d'imaginer un fouet noyé
Watts par mètre carré selon un rapport dépendant du dans un bloc de ferrite. Le béné-
E = Champ électrique en Volts par coefficient de réflexion du milieu fice de l'augmentation de µ sera
(3)
mètre semi-conducteur. De plus, il y a mieux exploité avec les boucles
H = Champ magnétique en Ampères amortissement de la partie réfrac- (ferrite à l'intérieur de la boucle).
par mètre tée de l'onde qui se dissipe en
IMPÉDANCE DU MILIEU. pertes par effet Joule. Nous en La Rubrique "Comment ça marche"
est une activité collective du
avons parlé dans le "Comment
Le rapport entre la valeur du champ ça marche" sur la formation du radio-club F6KRK
E et celle du champ H est fonction diagramme de rayonnement . (http://www.f6krk.org).
[1]
du milieu de propagation de l'onde, Pour une correspondance technique
plus exactement, en fonction de sa La propagation dans les milieux concernant cette rubrique :
permittivité (ε) et de sa perméabi- ionisés à densité variable comme "f5nb@orange.fr".
lité (µ). Ce rapport a la dimension l'ionosphère est encore différente
d'une résistance (des volts divisés et sa description a été faite dans
par des ampères) appelée "impé- un autre "Comment ça marche" sur
dance du milieu". Elle s'obtient en l'ionosphère .
[1]
appliquant les lois fondamentales BIBLIOGRAPHIE.
de l'électromagnétisme suivantes :
E = v.B avec : APPLICATION [1] Précédents Radio-REF ou sur
v = vitesse de propagation dans le "www.blog.f6krk.org", catégorie
milieu À L'ANTENNE. "Bulletins et Gazettes" puis "Com-
B = induction magnétique en Nous nous intéresserons à l'an- ment ça marche ?".
Weber par mètre carré tenne de réception considérée
B = µ.µ .H avec : comme une source de force élec- Notes.
1) Revoir le "Comment ça marche" sur la hauteur
0
µ = perméabilité relative du milieu tromotrice f.é.m. d'impédance effective .
[1]
µ = perméabilité du vide = 4π.10 -7 interne R ± jX avec : 2) Prenons un exemple en comparant en espace
0
F.é.m. en volts libre un doublet demi onde en fil de cuivre nu
avec le même en fil de cuivre gainé d'un isolant
R = résistance de rayonnement en HT épais. Du fait de la diminution de la vitesse
ohms. de propagation le long du fil gainé, celui-ci a une
c = vitesse de la lumière dans le vide X = réactance de l'antenne en ohms. longueur réduite de 6% pour garder la résonance,
ce qui correspond à un ε apparent de 1,12. Alors
= 3.10 m/s la résistance de rayonnement diminue d'une part
8
ε = permittivité relative du milieu La f.é.m. est égale au champ E de 12% (carré de la diminution de la longueur),
µ = perméabilité relative du milieu multiplié par la hauteur effective et d'autre part comme Zm qui diminue de 6%. La
résistance de rayonnement diminue alors de 18%
Alors dans le vide ou dans l'air, H EFF de l'antenne. et elle est égale à 73 × 0,82, soit ≈ 60Ω. L'antenne
avec ε = 1 et µ = 1, nous obtenons : La hauteur effective d'une antenne gainée est donc moins efficace (en l'occurrence,
Z m = E / H = v.µ .H / H, est fonction de sa géométrie et de on s'en moque car cela ne pose pas de problème
d'adaptation).
0
Donc Z m = 3.10 × 4π.10 , son procédé d'alimentation . 3) Il s'agit de boucles circulaires ou carrées très
-7
8
(1)
alors Z m = 120π = 377 Ω. Voyons maintenant l'effet produit petites devant la longueur d'onde et ayant un
L'impédance du milieu Z m aug- sur l'antenne par un environne- comportement proche de la boucle élémentaire,
encore appelée "doublet magnétique". Dévelop-
mente comme la racine de la per- ment différent de l'air. pement dans un futur "Comment ça marche".
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