Page 6 - Propagation_antenne_adaptation

Comment ça marche ?
Radio-club F6KRK.

L couran gaine.

Le courant de gaine est le cauchemar du radio- D'un point de vue courant HF, la ligne comprend trois conducteurs :
amateur entouré de téléphages. Mais c'est aussi le • l'âme du coaxial ;
• la partie intérieure de la gaine ;
sauveur de l'utilisateur des antennes raccourcies • la partie extérieure de la gaine.
"miracle". Quelle est sa nature, et comment l'éviter.
Vous le saurez après la lecture de ce petit papier. A l'intérieur du coaxial, les courants I1 et –I1 sont égaux par
principe (loi de Kirchhoff). A la connexion à l'antenne, l'âme est
reliée à un brin du doublet, et la gaine intérieure est reliée à la
Courant HF et effet de peau. fois à l'autre brin du doublet et à l'extérieur de la gaine. Nous
Dans un précédent "Comment ça marche ?", nous avons vu constatons alors que -I1 se répartit entre I2 et I3. I3 est appelé
la manière dont l'énergie HF se propage dans une ligne. "courant de gaine". Pour que l'extérieur de la gaine ne rayonne
Nous avons vu que le champ électromagnétique pénètre
très peu dans les matériaux à forte conductivité et que le pas, il faut que le courant de gaine soit nul.
courant induit "circule" à la surface des conducteurs. Une première précaution consiste à faire passer le câble
Ce phénomène est appelé "effet de peau". coaxial à un endroit où le champ électromagnétique du doublet
Une conséquence de l'effet de peau est qu'une plaque est nul (le long du mât vertical pour un doublet horizontal), ceci
conductrice d'une certaine épaisseur peut être parcourue pour éviter un courant d'induction. Mais cela ne suffit pas, il
par deux courants HF indépendants. Examinons la figure 1. faut qu'il y ait aussi équilibre des potentiels. Si les potentiels ne
jouent aucun rôle direct dans le rayonnement, ils jouent quand
Nous avons vu que
dans le cuivre, à la fré- même un rôle indirect car ils sont à l'origine des courants induits,
quence de 10 MHz, le et un rayonnement est généré par la circulation d'un courant. Or
champ E-M subissait nous avons un système asymétrique (le coaxial) connecté à un
une atténuation de e système symétrique (le doublet). Si les potentiels du dou-blet
ne sont pas équilibrés par rapport à la gaine du coaxial qui
(2,718) à une profondeur de 0,02 mm (20 microns). A une profon- constitue la référence, les courants I1 et I2 du doublet ne seront
deur de 0,2 mm, l'atténuation est déjà de l'ordre de 30 dB (un millième).
pas égaux et l'équilibre se rétablira grâce à un courant I3.
La ligne coaxiale.
C'est une ligne particulière constituée de deux conducteurs Prenons un cas concret avec un dipôle demi-onde connecté
cylindriques coaxiaux. Avec ce système, le champ électroma- directement à un câble coaxial. Les potentiels seraient équili-
brés si la valeur moyenne de la tension aux bornes du doublet
gnétique reste confiné à l'intérieur de la ligne. était égale à la valeur moyenne de la tension aux bornes du
Nous en avons une coupe transversale sur la figure 2.
coaxial. Or l'un des brins du doublet est connecté directement
On conçoit que, la surface de la à la gaine du coaxial. Nous avons donc un déséquilibre égal à
gaine étant plus importante, la den- la moitié (50%) de la tension d'alimentation. Cela semble énorme
sité de courant y sera plus faible que par rapport à la tension d'alimentation, mais cela l'est beaucoup
dans l'âme. L'énergie électromagné- moins par rapport aux potentiels de l'antenne, qui sont les
tique sera ainsi concentrée près de seuls acteurs entrant en jeu. En effet, la tension moyenne aux
l'âme. On conçoit également que si bornes de l'antenne est beaucoup plus élevée que celle de l'a-
un champ électromagnétique externe limentation. Elle dépend du coefficient de surtension du circuit
induit un courant HF sur l'extérieur électrique que constitue l'antenne. Avec un Q équivalent de 10,
de la gaine, la propagation à l'intérieur du câble coaxial ne sera le déséquilibre de 50% se ramène à 5%, quand on prend
pas perturbée. comme référence l'antenne. C'est pour cela qu'avec une anten-
ne symétrique, le courant de gaine reste relativement faible. Il
Câble coaxial relié à un n'en va pas de même si l'antenne est dissymétrique ou rendue
système antennaire. dissymétrique par une cause externe (couplage avec d'autres
Considérons le système antennes, proximité de masses métalliques, etc.).
de la figure 3.
Elle montre une coupe lon- Dans un prochain "Comment ça marche ?", nous verrons com-
gitudinale d'un câble coaxial ment forcer les courants à être symétriques dans un doublet,
connecté à un doublet. afin de supprimer le courant de gaine.

La Rubrique "Comment ça marche" est une activité collective du radio-club F6KRK (http://www.f6krk.org).
Pour toute correspondance technique concernant cette rubrique : "f5nb@orange.fr".

6