Pour faire suite à la discussion précédente, bien que les antennes se présentent sous une grande variété de formes et d'aspects, elles peuvent être globalement catégorisées en fonction de leurs similitudes.
Par longueur d'onde : antennes à ondes moyennes, antennes à ondes courtes, antennes à ondes ultracourtes, antennes à micro-ondes…
Par performances : antennes à gain élevé, antennes à gain moyen…
Selon leur directivité : antennes omnidirectionnelles, antennes directionnelles, antennes sectorielles…
Par application : antennes de station de base, antennes de télévision, antennes radar, antennes radio…
Par structure : antennes filaires,antennes planaires...
Par type de système : antennes mono-élément, réseaux d’antennes…
Aujourd'hui, nous allons nous concentrer sur les antennes des stations de base.
Les antennes de station de base constituent un élément essentiel du système d'antennes de station de base et un composant important du système de communication mobile. On distingue généralement les antennes d'intérieur et les antennes d'extérieur. Les antennes d'intérieur comprennent généralement les antennes omnidirectionnelles de plafond et les antennes directionnelles murales. Nous nous concentrerons ici sur les antennes d'extérieur, elles aussi divisées en antennes omnidirectionnelles et directionnelles. Les antennes directionnelles se subdivisent en antennes directionnelles à polarisation unique et antennes directionnelles à double polarisation. Qu'est-ce que la polarisation ? Nous y reviendrons plus tard. Commençons par les antennes omnidirectionnelles et directionnelles. Comme leur nom l'indique, une antenne omnidirectionnelle émet et reçoit des signaux dans toutes les directions, tandis qu'une antenne directionnelle émet et reçoit des signaux dans une direction spécifique.
Les antennes omnidirectionnelles extérieures ressemblent à ceci :
Il s'agit essentiellement d'une tige, certaines épaisses, d'autres fines.
Comparées aux antennes omnidirectionnelles, les antennes directionnelles sont les plus utilisées dans les applications concrètes.
La plupart du temps, elle ressemble à un panneau plat, c'est pourquoi on l'appelle antenne panneau.
Une antenne planaire se compose principalement des parties suivantes :
Élément rayonnant (dipôle)
Réflecteur (plaque de base)
Réseau de distribution d'énergie (réseau d'alimentation)
Encapsulation et protection (radôme d'antenne)
Nous avons déjà vu ces éléments rayonnants aux formes étranges, qui sont en réalité les éléments rayonnants des antennes de station de base. Avez-vous remarqué que les angles de ces éléments rayonnants suivent un certain schéma : ils ont soit une forme de « + », soit une forme de « × ».
C’est ce que nous avons précédemment appelé « polarisation ».
Lorsque les ondes radio se propagent dans l'espace, la direction de leur champ électrique change selon un certain schéma ; ce phénomène est appelé polarisation des ondes radio.
Si la direction du champ électrique d'une onde électromagnétique est perpendiculaire au sol, on parle d'une onde à polarisation verticale. De même, si elle est parallèle au sol, il s'agit d'une onde à polarisation horizontale. Il existe également des polarisations à ±45°.
De plus, la direction du champ électrique peut également tourner en spirale, ce qui est appelé onde polarisée elliptiquement.
La double polarisation signifie que deux éléments d'antenne sont combinés au sein d'une seule unité, formant deux ondes indépendantes.
L'utilisation d'antennes à double polarisation permet de réduire le nombre d'antennes nécessaires à la couverture cellulaire, d'alléger les contraintes liées à leur installation et, par conséquent, de diminuer les investissements, tout en garantissant une couverture efficace. En résumé, elle offre de nombreux avantages.
Nous poursuivons notre discussion sur les antennes omnidirectionnelles et directionnelles.
Pourquoi les antennes directionnelles peuvent-elles contrôler la direction du rayonnement du signal ?
Commençons par examiner un diagramme :
Ce type de diagramme est appelé diagramme de rayonnement d'antenne.
L'espace étant tridimensionnel, cette vue de dessus et cette vue d'avant en arrière offrent une manière plus claire et plus intuitive d'observer la distribution de l'intensité du rayonnement de l'antenne.
L'image ci-dessus représente également le diagramme de rayonnement d'une antenne produite par une paire de dipôles symétriques demi-onde, ressemblant quelque peu à un pneu à plat.
À ce propos, l'une des caractéristiques les plus importantes d'une antenne est sa portée de rayonnement.
Comment faire pour que cette antenne rayonne davantage ?
La réponse est… en le frappant !
La distance de rayonnement sera désormais beaucoup plus grande...
Le problème, c'est que le rayonnement est invisible et intangible ; on ne peut ni le voir, ni le toucher, ni le photographier.
En théorie des antennes, si vous voulez « frapper » l'antenne, la bonne approche consiste à augmenter le nombre d'éléments rayonnants.
Plus il y a d'éléments rayonnants, plus le diagramme de rayonnement devient plat...
Le pneu a été aplati en disque, ce qui augmente la portée du signal et permet une diffusion à 360 degrés : il s'agit d'une antenne omnidirectionnelle. Ce type d'antenne est idéal pour les zones dégagées et isolées. En revanche, en ville, son utilisation efficace est difficile.
Dans les villes, où la population est dense et les bâtiments nombreux, il est généralement nécessaire d'utiliser des antennes directionnelles pour assurer la couverture du signal dans des zones spécifiques.
Par conséquent, nous devons « modifier » l'antenne omnidirectionnelle.
Premièrement, nous devons trouver un moyen de « comprimer » un côté :
Comment la comprimer ? On ajoute un réflecteur qu'on place sur un côté. Ensuite, on utilise plusieurs transducteurs pour « focaliser » les ondes sonores.
Finalement, le diagramme de rayonnement que nous avons obtenu ressemble à ceci :
Sur le schéma, le lobe présentant l'intensité de rayonnement la plus élevée est appelé lobe principal, tandis que les autres lobes sont appelés lobes latéraux ou lobes secondaires, et il y a également une petite queue à l'arrière appelée lobe arrière.
Euh, cette forme ressemble un peu à... une aubergine ?
Concernant cette « aubergine », comment optimiser la couverture de son signal ?
Le tenir en étant debout dans la rue ne fonctionnera certainement pas ; il y a trop d'obstacles.
Plus on est haut, plus on voit loin, il faut donc absolument viser les hauteurs.
Lorsque vous êtes en haute altitude, comment orienter l'antenne vers le bas ? C'est très simple, il suffit d'incliner l'antenne vers le bas, n'est-ce pas ?
Oui, incliner directement l'antenne lors de l'installation est une méthode possible, que nous appelons « inclinaison mécanique vers le bas ».
Toutes les antennes modernes possèdent cette capacité lors de l'installation ; un bras mécanique s'en charge.
Cependant, l'inclinaison mécanique vers le bas pose également un problème :
Lorsqu'on utilise une inclinaison mécanique vers le bas, les amplitudes des composantes verticales et horizontales de l'antenne restent inchangées, ce qui entraîne une forte distorsion du diagramme de rayonnement de l'antenne.
Cela ne fonctionnera certainement pas, car cela affecterait la couverture du signal. Par conséquent, nous avons adopté une autre méthode : l’inclinaison électrique vers le bas, ou simplement inclinaison électronique.
En bref, l'inclinaison électrique vers le bas consiste à maintenir l'angle physique du corps de l'antenne inchangé et à ajuster la phase des éléments de l'antenne pour modifier l'intensité du champ.
Comparées aux antennes à inclinaison mécanique, les antennes à inclinaison électrique présentent moins de variations dans leur diagramme de rayonnement, permettent des angles d'inclinaison plus importants et leurs lobes principal et arrière sont tous deux dirigés vers le bas.
Bien sûr, en pratique, l'inclinaison mécanique et l'inclinaison électrique sont souvent utilisées conjointement.
Après application de l'inclinaison vers le bas, cela ressemble à ceci :
Dans cette situation, la plage de rayonnement principale de l'antenne est utilisée de manière très efficace.
Cependant, des problèmes subsistent :
1. Il existe un point mort dans le diagramme de rayonnement entre le lobe principal et le lobe latéral inférieur, créant une zone d'ombre du signal. Ce phénomène est communément appelé « effet d'ombre ».
2. Le lobe latéral supérieur a un angle élevé, affectant des zones plus éloignées et provoquant facilement des interférences intercellulaires, ce qui signifie que le signal affectera d'autres cellules.
Par conséquent, nous devons nous efforcer de combler le vide dans la « profondeur nulle inférieure » et de supprimer l'intensité du « lobe latéral supérieur ».
Les méthodes spécifiques consistent à ajuster le niveau des lobes secondaires et à utiliser des techniques telles que la formation de faisceaux. Les détails techniques sont assez complexes. Si cela vous intéresse, vous pouvez effectuer vous-même des recherches.
Pour en savoir plus sur les antennes, veuillez consulter :
Date de publication : 4 décembre 2025
