1. Introduction aux antennes
Une antenne est une structure de transition entre l'espace libre et une ligne de transmission, comme illustré à la figure 1. La ligne de transmission peut prendre la forme d'une ligne coaxiale ou d'un tube creux (guide d'ondes), utilisé pour transmettre l'énergie électromagnétique d'une source à une antenne, ou d'une antenne à un récepteur. La première est une antenne émettrice, la seconde une antenne réceptrice.antenne.
Figure 1 Chemin de transmission de l'énergie électromagnétique
La transmission du système d'antenne en mode de transmission de la figure 1 est représentée par l'équivalent de Thévenin, comme illustré à la figure 2. La source est représentée par un générateur de signal idéal, la ligne de transmission par une ligne d'impédance caractéristique Zc et l'antenne par une charge ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. La résistance de charge RL représente les pertes par conduction et diélectriques liées à la structure de l'antenne, tandis que Rr représente la résistance de rayonnement de l'antenne, et la réactance XA représente la partie imaginaire de l'impédance liée au rayonnement de l'antenne. Dans des conditions idéales, toute l'énergie générée par la source du signal devrait être transférée à la résistance de rayonnement Rr, qui représente la capacité de rayonnement de l'antenne. Cependant, dans la pratique, des pertes conducteur-diélectrique sont dues aux caractéristiques de la ligne de transmission et de l'antenne, ainsi que des pertes dues à la réflexion (désadaptation) entre la ligne de transmission et l'antenne. En tenant compte de l'impédance interne de la source et en ignorant les pertes de ligne de transmission et de réflexion (désadaptation), la puissance maximale est fournie à l'antenne sous adaptation conjuguée.
Figure 2
En raison de la discordance entre la ligne de transmission et l'antenne, l'onde réfléchie par l'interface se superpose à l'onde incidente de la source à l'antenne pour former une onde stationnaire, qui représente la concentration et le stockage d'énergie et constitue un dispositif résonant typique. Un diagramme d'onde stationnaire typique est illustré par la ligne pointillée de la figure 2. Si le système d'antenne n'est pas correctement conçu, la ligne de transmission peut jouer principalement le rôle d'élément de stockage d'énergie plutôt que de guide d'ondes et de dispositif de transmission d'énergie.
Les pertes causées par la ligne de transmission, l'antenne et les ondes stationnaires sont indésirables. Les pertes de ligne peuvent être minimisées en choisissant des lignes de transmission à faibles pertes, tandis que les pertes d'antenne peuvent être réduites en diminuant la résistance de perte représentée par RL sur la figure 2. Les ondes stationnaires peuvent être réduites et le stockage d'énergie dans la ligne peut être minimisé en adaptant l'impédance de l'antenne (charge) à l'impédance caractéristique de la ligne.
Dans les systèmes sans fil, outre la réception ou la transmission d'énergie, les antennes sont généralement nécessaires pour amplifier l'énergie rayonnée dans certaines directions et la supprimer dans d'autres. Par conséquent, outre les dispositifs de détection, les antennes doivent également être utilisées comme dispositifs directionnels. Les antennes peuvent prendre diverses formes pour répondre à des besoins spécifiques : fil, ouverture, patch, assemblage d'éléments (réseau), réflecteur, lentille, etc.
Dans les systèmes de communication sans fil, les antennes sont l'un des composants les plus critiques. Une bonne conception d'antenne peut réduire les exigences du système et améliorer ses performances globales. La télévision en est un exemple classique : la réception des émissions peut être améliorée grâce à des antennes hautes performances. Les antennes sont aux systèmes de communication ce que les yeux sont aux humains.
2. Classification des antennes
L'antenne cornet est une antenne micro-ondes plane de section circulaire ou rectangulaire qui s'ouvre progressivement à l'extrémité du guide d'ondes. C'est le type d'antenne micro-ondes le plus répandu. Son champ de rayonnement est déterminé par la taille de l'ouverture du cornet et le type de propagation. Parmi ces facteurs, l'influence de la paroi du cornet sur le rayonnement peut être calculée grâce au principe de diffraction géométrique. Si la longueur du cornet reste inchangée, la taille de l'ouverture et le déphasage quadratique augmentent avec l'angle d'ouverture, mais le gain reste inchangé. Si la bande de fréquences du cornet doit être étendue, il est nécessaire de réduire la réflexion au niveau du col et de l'ouverture du cornet ; la réflexion diminue avec l'ouverture. La structure de l'antenne cornet est relativement simple, tout comme son diagramme de rayonnement, facile à contrôler. Elle est généralement utilisée comme antenne directionnelle moyenne. Les antennes cornet à réflecteur parabolique, à large bande passante, à lobes secondaires faibles et à haut rendement, sont souvent utilisées dans les communications par relais micro-ondes.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Antenne microruban
La structure d'une antenne microruban est généralement composée d'un substrat diélectrique, d'un radiateur et d'un plan de masse. L'épaisseur du substrat diélectrique est bien inférieure à la longueur d'onde. La fine couche métallique située à la base du substrat est connectée au plan de masse, tandis que la fine couche métallique de forme spécifique est réalisée par photolithographie sur la face avant, formant ainsi un radiateur. La forme du radiateur peut être modifiée de multiples façons selon les besoins.
L'essor des technologies d'intégration micro-ondes et l'émergence de nouveaux procédés de fabrication ont favorisé le développement des antennes microruban. Comparées aux antennes traditionnelles, les antennes microruban sont non seulement compactes, légères, discrètes et faciles à adapter, mais aussi faciles à intégrer, économiques, adaptées à la production en série et présentent des propriétés électriques diversifiées.
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
3. Antenne à fente de guide d'ondes
L'antenne à fentes guide d'ondes utilise les fentes de la structure du guide d'ondes pour générer un rayonnement. Elle est généralement constituée de deux plaques métalliques parallèles formant un guide d'ondes, séparées par un étroit espace. Lorsque les ondes électromagnétiques traversent cet espace, un phénomène de résonance se produit, générant un champ électromagnétique intense à proximité de cet espace, générant ainsi un rayonnement. Grâce à sa structure simple, l'antenne à fentes guide d'ondes permet un rayonnement large bande et à haut rendement. Elle est donc largement utilisée dans les radars, les communications, les capteurs sans fil et d'autres domaines d'application des micro-ondes et des ondes millimétriques. Ses avantages, notamment son haut rendement de rayonnement, ses caractéristiques large bande et sa bonne capacité anti-interférence, sont plébiscités par les ingénieurs et les chercheurs.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
L'antenne biconique est une antenne large bande à structure biconique, caractérisée par une large réponse en fréquence et un rendement de rayonnement élevé. Les deux parties coniques de l'antenne biconique sont symétriques l'une par rapport à l'autre. Cette structure permet un rayonnement efficace sur une large bande de fréquences. Elle est généralement utilisée dans des domaines tels que l'analyse spectrale, la mesure du rayonnement et les tests de compatibilité électromagnétique (CEM). Elle offre une bonne adaptation d'impédance et de bonnes caractéristiques de rayonnement, ce qui la rend adaptée aux applications nécessitant une couverture multifréquences.
RM-BCA2428-4 (24-28 GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
L'antenne spirale est une antenne large bande dotée d'une structure spiralée, caractérisée par une large réponse en fréquence et un rendement de rayonnement élevé. Grâce à sa structure en spirale, elle offre une diversité de polarisation et un rayonnement large bande. Elle est adaptée aux radars, aux communications par satellite et aux systèmes de communication sans fil.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
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Date de publication : 14 juin 2024
