Gain en réception d'une antenne

[abdell00]

Bonjour,

J'ai un projet dans lequel je dois avoir une antenne utilisée dans le noeud central d'un réseau sans fil du meme type (c'est un réseau de capteurs en faite)
Je souhaite acquérir une antenne avec de grande performance pour capter efficacement tout ce que lui envoient les capteurs distants.
Dans le commerce, les antennes proposés ont des gains en émission (que je pense jusque là etre des gains en emission en tout cas) par contre dans mon projet le noeud central (auquel je souhaite relier à une bonne antenne) ne fait aucune emission (que de la réception) du coup ma question est la suivante:
Est ce que la notion de gain en réception comme caractéristique physique ou technique d'une antenne existe. Si oui est ce que à partir du gain en emission on peut en déduire le second ? Pour l'emission c'est clair mais pour la reception est ce que plus le gain est bon plus il capte ?

Pardonnez moi si je pose une question insensé, ce n'est pas vraiment mon domaine.

Merci
-----

[penthode]

la réponse est simple : le gain ( ou la perte) en réception est le même qu'en émission.

sur quelle fréquence est ton réseau ?

[f6bes]

Bjr Abdell00,
Un détail qui à son importance:
Une antenne à gain est la plus part du temps DIRECTIVE ( favorise la réception
dans un angle de direction).
Plus elle a de gain, plus elle est ditrective.
Ce qui veut dire que si les capteurs sont répartis tout autour de l'antenne (360°) , il y aura
des directions qui seront moins favorisées ( voire avec des pertes ou lieu de gain)
Bonne journée

[abdell00]

Bonjour, merci pour cette précision. Le réseau est sur la fréquence de 868 Mhz

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

dans ce cas , on peut envisager une antenne de réception omni , et celles d'émission directives.

bref , c'est une décision de terrain.

[abdell00]

Bonjour f6bes,
En effet ce "détail" à son importance.
Du coup si je veux une antenne qui recoit trés tout ce que les capteurs lui envoient sur un angle de 360°, sur quelles caracteristiques techniques miser ? Comment "détecter" les directions à pertes histoire par exemple de tenter d'optimiser la position des capteurs ? Est ce que cela voudrait dire aussi que dans le doute sans tenir à un 3db pour une simple reception ?

[abdell00]

@penthode
En effet l'antenne de reception est bien une antenne omni (de meme que celle des capteurs) mais comment mettre des antennes directives à des noeuds capteurs de quelques cm3 ? Est ce qu'on peut "bricoler" une telle antenne comme on peut le faire avec un fil pour avoir une omni ?

[gwgidaz]

Bonjour,

Plus une antenne a du gain dans certaines directions, moins elle en a dans d'autres. C'est comme une ampoule disposée dans un phare de voiture : si tu veux éclairer beaucoup dans une direction, tu éclaires peu dans les autres.
On raisonne en émission car c'est plus facile à comprendre, mais le gain en émission et en réception sont identiques dans toutes les directions.

Si tu veux avoir du gain sur 360 degrés tout autour d l'antenne, horizontalement, alors il faut enlever du gain vers le ciel et vers le sol. C'est réalisable en disposant des dipôles demi-onde les uns au dessus des autres. Plus ils seront nombreux, plus le gain sera concentré sur l'horizontale. Plus il y a de dipoles, plus l'antenne sera longues verticalement. Avec 4 dipoles, tu gagnes 6dB par rapport à un seul ( puissances réception et émission multipliées par 4). Il faut évidemment respecter certaines règles: distances entre eux, raccordement en phase, etc....
On vend des antennes d'un seul tenant faites pour ça, ce sont les antennes "cierges" en uHF et VHF.

[penthode]

une antenne directive sous 868 sera un minimum encombrante

les lois de la physique étant ce qu'elles sont

sous quelques cm³, c'est illusoire

[abdell00]

@penthode
En effet vu votre lien sur le yagi je pense qu'en effet cela risque d'etre compliqué d'en faire à l'echelle de quelques cm3. Merci

[penthode]

quelle portée attends-tu ?

[abdell00]

Bonjour gwgidaz,

Merci pour cette réponse. Sinon si j'adopte cette technique qui consiste a concentrer le gain sur l'horizontale j'imagine que je vais devoir placer l'antenne à la meme hauteur que les capteurs parce que en ce moment les noeuds capteurs seront environs à 50cm du sol et le noeud central à environs 40m ? Est ce que là on est dans l'un des rares cas où une antenne en hauteur peut etre handicapante ou bien les noeuds capteurs qui ont des antenne omni "classique" (sans modification avec dipoles) peuvent compenser cette nouvelle configuration de l'antenne centrale?

[f6bes]

remoi, Un autre détail:
Il vaut mieux une antenne à polarisation VERTICALE et colinéaire.
Dans ce cas on a du gain dans toutes les directions.
Une antenne à polarisation horizontale n' a du gain que dans une direction priviligiée.
Hum on évite de placer des antennes au ras du sol.
Tu n'as toujours pas dit quelle est la portée envisagée ?
Pourquoi d'emblée tu veux du gain sur ton antenne ?

[abdell00]

En faites le réseau sans fil utilise la technologie lora, donc par défaut on a de trés bonne couverture pour de la smart-agriculture par exemple (jusqu'à entre 1-2km au minimum en milieu semi-urbain). Par contre mon idée était d'augmenter la puissance de cette antenne afin que cette antenne puisse recevoir et décoder correctement les signaux émis par des capteurs déployé à meme 5km voire plus et de facon uniforme sur 360°

[penthode]

cinq kilomètres avec des antennes au ras du sol !

c'est totalement illusoire

[calculair]

bonjour,

ce qui est essentiel est qu'il existe la visibilité optique entre l'antenne de receprtion et d'émission,

en reception un simple dipôle est suffisant, il est inutile de compliquer le câblage de l'antenne pour gratter quelques dB

il vaut mieux travailler sur l'émission . En étant aussi près du sol, il faudra bien prendre en compte l'effet du sol.

Les antennes ont des dimensions géométriques liées à la longueur d'onde et surtout si tu cherches à avoir un gain

Il faut faire un bilan de liaison pour savoir si tu as des chances de trouver ton signal et adapter la puissance d'emission et la sensibilité du récepteur

[calculair]

Bonjour

un complément

En supposant la terre ronde est bien lisse la distance de l'horizon vue de ton anntenne dereception à 40 m
D =Racine ( 2 *40 * 6500000 + 40**2 ) = 32 km

mais la terre n'est pas une sphère parfaite, mais 5 km c'est jouable...

[penthode]

40 centimètres !

[annjy]

Bsr,

pertes atmosphériques en espace libre (en dB):

20 Log (D) + 20 Log (F)+ 32,44

avec D en Km et F en MHz
ou D en m et F en GHz

ici, 868MHz, 5 Km :
14 +59 +32 = 105 dB

antenne omni, 3 dB de gain max,


ce qui permet de voir si c'est faisable (sensibilité du récepteur, puissance d'émission (rayonnée) max, marge de....10dB)

Bref, quels sont les émetteurs et récepteurs prévus ?


cdlt,
JY

[annjy]

40 centimètres !

moi pas comprendre......

en plus, je trouve 22,8km.....

cdlt,
JY

[f6bes]

Remoi
Et loger le tout dans.....(....en faire à l'echelle de quelques cm3...)
Projet mort-né !
Bonne soirée

[penthode]

moi pas comprendre......

en plus, je trouve 22,8km.....

cdlt,
JY

le monsieur installe ses capteurs à 40 centimètres du sol !

[omega.067]

le monsieur installe ses capteurs à 40 centimètres du sol !

bien le bonjour
oui, mais l'antenne de réception est bien posée elle à 40m (d'après de qu'il écris) , du moins c'est comme ça que je le comprends
Michel

[penthode]

faudra avoir le permis de construire !

c'est pas gagné

[calculair]

Tu as raison, mais la tour , ou le pylône existe déjà .....!

faudra avoir le permis de construire !

c'est pas gagné

[abdell00]

En faite les capteur sont des capteurs d'humidité de sol pour l'agriculture (avec output analogique j'aurai pu elever l'antenne à deux metres mais ce serait encourir le risque d'avoir des pertes et placer des antennes à 2m sur des pilones je ne pense pas que ce soit une pratique courante dans ce domaine d'application).

Pour la hauteur de l'antenne receptrice, comme je l'ai dit, le milieu est un milieu semi-urbain, j'ai puis trouver un batiment d'une hauteur d'environs 40m pour y placer l'antenne sur le toit.

@f6bes

Il vaut mieux une antenne à polarisation VERTICALE et colinéaire

Je vais me renseigner sur ca davantage, merci.

[abdell00]

Bsr,

pertes atmosphériques en espace libre (en dB):

20 Log (D) + 20 Log (F)+ 32,44

avec D en Km et F en MHz
ou D en m et F en GHz

ici, 868MHz, 5 Km :
14 +59 +32 = 105 dB

antenne omni, 3 dB de gain max,


ce qui permet de voir si c'est faisable (sensibilité du récepteur, puissance d'émission (rayonnée) max, marge de....10dB)

Bref, quels sont les émetteurs et récepteurs prévus ?


cdlt,
JY

Bonjour annjy,
Merci pour cette approche.
Les émetteurs envoient à une puissance 10db avec antenne de 3db et le recepteur antenne 3db (avec forte sensibilité du module)

[f6bes]

j'aurai pu elever l'antenne à deux metres mais ce serait encourir le risque d'avoir des pertes et placer des antennes à 2m sur des pilones je ne pense pas que ce soit une pratique courante dans ce domaine d'application).

i.

Remoi,
Hum quelles pertes penses tu que cela va engendrer si ton antenne à 2m de plus de cable !!
Tu auras PLUS de perte dans ton bilan de liaison si ton antenne est à 40 cm du sol qu'à 2m du sol avec un cable.
Tu auras en théorie et en pratique une petite perte avec 2 m de cable en plus, mais cela
compensera TRES largement le fait d'avoir 'antenne ...au sol !!
Tu oublies de qantifier les moins et les plus.
Bonne journée

[calculair]

Je reprends le bilan de liaison

Espace libre - 105 dB ( je n'ai pas refait les calculs)

Gain de reception 3 dB

Gain d'emission 3 dB aussi à priori

à 1 dB pres hors les pertes dues aux cables d'interconnections aux 2 extrémités la perte serait à minima de 100 dB

Pour une puissance d'emission évaluée à 10 dBm ( 10 mW ) , le niveau de reception serait de -90 dBm

a ce niveau il faut connaitre la largeur de bande de reception et le facteur de bruit du récepteur. pour répondre si la liaison est faisable

[gwgidaz]

Je reprends le bilan de liaison

Espace libre - 105 dB ( je n'ai pas refait les calculs)

Gain de reception 3 dB

Gain d'emission 3 dB aussi à priori

à 1 dB pres hors les pertes dues aux cables d'interconnections aux 2 extrémités la perte serait à minima de 100 dB

Pour une puissance d'emission évaluée à 10 dBm ( 10 mW ) , le niveau de reception serait de -90 dBm

a ce niveau il faut connaitre la largeur de bande de reception et le facteur de bruit du récepteur. pour répondre si la liaison est faisable

Bonjour,

Oui, mais ça c'est en espace libre. Il y a fort à parier qu'il y aura des obstacles , donc que l'antenne réception ne "verra" pas l'antenne d'émission. Donc tous les bâtiments sur le trajet vont fortement atténuer le signal. Et cela d'autant plus que la fréquence est élevée. Donc à la place de 90 dBm, ce sera plutôt de l"'ordre de 10 à 30 dB de moins, c'est à dire - 100 dBm à - 120 dBm .
On peut rajouter une dizaine de dB sur les antennes au bout d'un mat de 2 mètres. ( Deux mètres, ce n'est pas encore un pylone, plutôt un gros piquet...)
Mais surtout, il faut un récepteur bande étroite pour atteindre une sensibilité meilleure que -110 dBm .

C'est là que ça se joue: il faut un récepteur bande étroite, ce qui n'est pas souvent le cas en 868 MHz . Ce serait en VHF 160 MHz voire en UHF 450 MHz, on trouve des récepteurs de bande passante de 7 KHz, et qui décodent à -115 dBm. Mais en 868 MHz, je crains que la bande passante soit dix fois plus grande pour les meilleurs récepteurs. Donc il manquera au moins 10 dB.