Ce chapitre présente les paramètres fondamentaux des communications sans fil, afin de mieux comprendre le rôle des antennes dans les systèmes de communication. Les communications sans fil s'effectuent par le biais d'ondes électromagnétiques ; il est donc essentiel de comprendre les caractéristiques de propagation de ces ondes.
Dans ce chapitre, nous aborderons les paramètres suivants :
•Fréquence
•Longueur d'onde
•Adaptation d'impédance
•ROS et puissance réfléchie
• Bande passante
•Pourcentage de bande passante
•Intensité du rayonnement
À présent, examinons-les en détail.
Fréquence:
Selon la définition standard, la fréquence est le nombre de répétitions d'une onde par unité de temps. En termes simples, la fréquence décrit la fréquence d'apparition d'un événement. Une onde périodique se répète toutes les T secondes (une période), et sa fréquence est l'inverse de la période T.
Mathématiquement, cela se présente comme suit :
$$f = \frac{1}{T}$$
•F représente la fréquence d'une onde périodique, tandis que
•T représente le temps nécessaire pour effectuer un cycle complet.
La fréquence se mesure en hertz, abrégé en Hz.
La figure ci-dessus illustre une onde sinusoïdale, représentant la tension (en mV) en fonction du temps (en ms). Cette forme d'onde se répète toutes les 2t millisecondes ; par conséquent, sa période T = 2t ms et sa fréquence f = 1/(2t) kHz.
Longueur d'onde :
Selon la définition standard, la distance entre deux pics consécutifs ou deux creux consécutifs est appelée longueur d'onde.
En termes simples, la longueur d'onde correspond à la distance entre deux pics positifs consécutifs ou entre deux pics négatifs consécutifs. La figure ci-dessous illustre un signal périodique, dont la longueur d'onde (λ) et l'amplitude sont indiquées. Plus la fréquence est élevée, plus la longueur d'onde est courte, et inversement.
La formule de la longueur d'onde est :
$$\lambda = \frac{c}{f}$$
•λ représente la longueur d'onde
•C est la vitesse de la lumière (3 x 10⁸ mètres par seconde)
•F est la fréquence
La longueur d'onde λ est exprimée en unités de longueur, telles que le mètre, le pied ou le pouce. L'unité la plus couramment utilisée est le mètre.
Adaptation d'impédance :
Selon la définition standard, l'adaptation d'impédance se produit lorsque l'impédance de l'émetteur est approximativement égale à l'impédance du récepteur.
Une adaptation d'impédance est nécessaire entre l'antenne et le circuit. Les impédances de l'antenne, de la ligne de transmission et du circuit doivent être adaptées afin d'obtenir un transfert de puissance maximal entre l'antenne et le récepteur ou l'émetteur.
La nécessité de l'appariement
Les dispositifs résonants sont capables de fournir un rendement optimal dans certaines bandes de fréquences étroites. Une antenne, en tant que dispositif résonant, peut atteindre de meilleures performances de sortie lorsque son impédance est correctement adaptée.
•Lorsque l'impédance de l'antenne correspond à celle du vide, la puissance rayonnée par l'antenne sera efficacement transmise.
• Pour une antenne de réception, son impédance de sortie doit correspondre à l'impédance d'entrée du circuit amplificateur de réception.
• Pour une antenne émettrice, son impédance d'entrée doit correspondre à l'impédance de sortie de l'amplificateur d'émission ainsi qu'à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission.
L'impédance se mesure en ohms, notée par le symbole Z.
ROS et puissance réfléchie :
Selon la définition standard, le rapport entre la tension maximale et la tension minimale dans une onde stationnaire est appelé taux d'ondes stationnaires (TOS).
Lorsque les impédances de l'antenne, de la ligne de transmission et du circuit sont inadaptées, la puissance ne peut pas être efficacement rayonnée ; une partie de la puissance est alors réfléchie.
Les principales caractéristiques sont :
•Le paramètre qui indique le degré de désadaptation d'impédance est appelé taux d'ondes stationnaires (TOS).
• Le TOS (taux d'ondes stationnaires) est le rapport d'ondes stationnaires de tension. On l'appelle aussi couramment TOS (taux d'ondes stationnaires).
•Plus le désaccord d'impédance est important, plus la valeur du TOS est élevée
•Pour obtenir un rayonnement efficace, la valeur idéale du TOS est de 1:1
La puissance réfléchie correspond à la portion de puissance directe qui est perdue. La puissance réfléchie et le TOS (taux d'ondes stationnaires) décrivent essentiellement le même phénomène physique, mais sous des angles différents.
Bande passante :
Selon la définition standard, la bande de fréquences au sein d'une plage de longueurs d'onde spécifiée, allouée à une communication particulière, est appelée bande passante.
Lorsqu'un signal est émis ou reçu, il fonctionne dans une certaine gamme de fréquences. Cette gamme de fréquences spécifique est attribuée à un signal particulier afin d'éviter les interférences avec d'autres signaux pendant la transmission.
• La bande passante désigne la plage de fréquences comprise entre les limites haute et basse fréquence d'une transmission de signal.
•Une fois la bande passante allouée, elle ne peut plus être utilisée par d'autres.
•L’ensemble du spectre est divisé en segments de bande passante, chacun étant attribué à des émetteurs différents.
La bande passante dont nous venons de parler peut également être qualifiée de bande passante absolue.
Pourcentage de bande passante :
Selon la définition standard, le rapport entre la bande passante absolue et sa fréquence centrale est appelé bande passante en pourcentage.
La fréquence à laquelle la force du signal atteint son maximum dans une bande est appelée fréquence de résonance, également connue sous le nom de fréquence centrale de la bande, notée fC.
Les fréquences haute et basse de la bande sont respectivement notées fH et fL.
•La bande passante absolue est donnée par fH − fL
•Pour évaluer la largeur d'une bande de fréquences, il est nécessaire de calculer sa bande passante fractionnelle ou son pourcentage de bande passante.
Le pourcentage de bande passante est calculé pour comprendre la plage de variations de fréquence qu'un composant ou un système peut gérer.
•fH désigne la fréquence la plus élevée
•fL désigne la fréquence inférieure
•fc désigne la fréquence centrale
Plus le pourcentage de bande passante est élevé, plus la bande passante du canal est large.
Intensité du rayonnement :
L'intensité du rayonnement est définie comme la puissance rayonnée par unité d'angle solide.
Une antenne rayonne plus intensément dans certaines directions, qui correspondent à son intensité de rayonnement maximale. La portée maximale de rayonnement est caractérisée par cette intensité.
Expression mathématique
L'intensité du rayonnement est obtenue en multipliant la densité de puissance rayonnée par le carré de la distance radiale :
Où U est l'intensité du rayonnement, r est la distance radiale et （Wrad） est la densité de puissance rayonnée.
•U représente l'intensité du rayonnement
•r représente la distance radiale
•Wrad représente la densité de puissance rayonnée
L'équation ci-dessus exprime l'intensité de rayonnement de l'antenne. La distance radiale est parfois notée par le symbole Φ.
L'unité d'intensité de rayonnement est le watt par stéradian (W/sr), ou le watt par radian carré (W/rad²).
Pour en savoir plus sur les antennes, veuillez consulter :
Date de publication : 26 mars 2026
