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Etude de champs électromagnétiques

  1. Gwinver

    Date d'inscription
    octobre 2013
    Messages
    335

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonsoir.

    Je suis stagiaire et je dois mener une étude RF. J'ai réalisé des tests avec différents appareils (Analyseurs de spectre R&S, antenne, générateur de signal, champmètre)
    J'ai réalisé des tests en intérieur et en extérieur. Dans les deux cas j'ai un soucis concernant la valeur théorique que je devrais récupérer, et les valeurs mesurées car 2 analyseurs et le champmètre.
    Pour ce genre de mesure, il y a des précautions à prendre pour obtenir un résultat exploitable.
    En principe, l'antenne de mesure doit être une antenne omnidirectionnelle, il en existe des modèles sépciaux adaptés à cet usage. Le but est de mesure le champ en un point donné par la somme de toutes les contributions de tous les chemins possibles.
    Il faut aussi, si possible, faire plusieurs mesures en décalant un peu le point de mesure entre chaque mesure, afin, là encore de s'affranchir des variations locales résultant des variations de propagation. C'est encore plus vrai en intérieur.
    Je vous encourage à visiter le site web de l'ANFR http://www.anfr.fr/fr/accueil/.
    Il y a un zone dédiée aux mesures de champ de téléphonie mobile (Cartoradio) et on peut aussi trouver les documents indiquant les méthodes de mesures ainsi que les précautions à prendre. Tout ceci devrait être très utile pour cette étude.

    -----

     


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  2. mgil

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Messages
    5

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Merci à vous deux pour ces informations. Je vais essayer de retravailler sur ma formule demain. Toutefois je n'ai pas le gain de l'antenne. Est-ce qu'il se calcule avec le FA et sa fréquence associée? Si oui, est-il possible d'avoir un gain négatif ?

    Je reviendrai vers vous si j'ai encore des soucis, en espérant ne pas avoir à le faire.

    Cordialement,
     

  3. Patrick_91

    Date d'inscription
    novembre 2014
    Messages
    1 050

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour,

    oui j'ai mis les formules habituellement utilisées FA en fonction du Gain et Gain en fonction de FA poste 6 ...
    Justement je suis en train de vérifier les différentes équations en utilisant FA au lieu de gain et vice versa ...

    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !
     

  4. Patrick_91

    Date d'inscription
    novembre 2014
    Messages
    1 050

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour

    Si oui, est-il possible d'avoir un gain négatif ?
    Non pas négatif en dB , le gain est une histoire d'angles solides et celui ci ne peut être supérieur a 4.pi sr , l'antenne iso a un gain de 1 , donc 0 dB.
    Ceci ne veut pas dire qu"il n'y ait pas de pertes.

    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !
     

  5. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 061

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour,

    Je suis tout à fait d'accord avec les formules de conversion de Patrik91.

    Il y a une autre forme équivalente assez commode, de la même formule:

    Gain iso ( en dB) = 19,8 dB - FA - 20 log (lambda)

    Avec FA en db égal à 20 log ( E/V)
    Avec lambda exprimé en mètres

    Mais attention, dans la littérature, certains considèrent FA comme le rapport E/ V avec V source de tension du générateur de Thévenin , donc V fait alors 6 dB de plus.( ce n'est pas le cas des formules plus haut)
    Par ailleurs, on connaît plus souvent le gain d'une antenne plutôt que son FA. Notamment, les dipôles demi-onde ont un gain iso égal à 2,15 dB . En mettant deux dipôles dans la manip, on peut ainsi vérifier celle-ci.

    Pour ces raisons, je trouve préférable de considérer les gains et les puissances plutôt que les FA....
     


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  6. Patrick_91

    Date d'inscription
    novembre 2014
    Messages
    1 050

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour,

    j'ai écrit dans le poste 19 juste au dessus de celui de gwgidaz :
    Bonjour

    Si oui, est-il possible d'avoir un gain négatif ?

    Non pas négatif en dB , le gain est une histoire d'angles solides et celui ci ne peut être supérieur a 4.pi sr , l'antenne iso a un gain de 1 , donc 0 dB.
    Ceci ne veut pas dire qu"il n'y ait pas de pertes.

    A plus
    Jr trouvais mon explication valable et logique mais , il y a un an j'ai donné à un client , qui me demandait la spécification en Heff (Hauteur efficace) et gain d'une antenne spécifiée uniquement par son Facteur d'antenne FA !

    Force est de constater que les formules évoquées plus haut n'ont aucun problème pour sortir un gain négatif , il suffit sous excel de donner la liste des FA
    et lambda à la formule pour s'en convaincre !!!
    calculated_gain_from_AF.jpg
    Dont acte !! quid de la signification de celà ? s’agissant d’antennes extrêmement large bande , le calcul du gain comprends-il ? des pertes ? l'antenne en question est une sorte de discone dont les dimensions sont tres insuffisantes en bas de bande , cela se voit sur le graphe bien sur ...
    C'est une antenne utilisée pour la réception ...

    Quelqu'un a une idée ?

    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !
     

  7. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 061

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour

    @Patrick_91

    Effectivement, si on considère une antenne "adapté", c'est à dire attaquée par son impédance complexe conjuguée, l'énergie absorbée devrait forcément être rayonnée.

    Je vois deux cas de figure où on peut avoir un gai négatif en dB:

    - si on n'adapte pas. Une antenne "large bande" attaquée par une impédance fixe n'est pas toujours adaptée, et une partie non négligeable de la puissance est réfléchie....

    - les antennes de petites dimensions. La puissance dissipée dans les pertes ohmiques ( ou diélectriques) peut être supérieure à la puissance absorbée dans la résistance de rayonnement. C'est le cas des antennes de ces nouveaux objets numériques, comme les télécommandes de portières de voiture, les wifi, les RFID, etc...le fabricant cherche à réduire au maximum les dimensions, qui deviennent extrèmement petites par rapport à lambda. Cela se traduit par des résistances de rayonnement de l'ordre de l'ohm, et donc souvent plus faibles que les pertes dissipatives.
     

  8. Gwinver

    Date d'inscription
    octobre 2013
    Messages
    335

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour.

    Je suis un peu perdu dans cette discussion entre facteur d'antenne et gain.

    Le gain, à priori n'a aucune raison de ne pas être négatif. Il est défini par rapport à une antenne théorique isotrope dont la surface équivalente est fonction de la longueur d'onde ( L²/(4 Pi) ). Une antenne de dimension inférieure à cette surface aurait donc un gain négatif.

    Par contre, je crains un peu de confusion sur le facteur d'antenne, que j'avoue ne jamais avoir à utiliser. Il semble être considéré parfois comme le gain et parfois comme le facteur de conversion entre champ reçu et tension délivrée. Dans ce deuxième cas, une valeur négative ne me semble pas impossible, car tout est fonction de la valeur de la charge.
     

  9. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    42 778

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour.
    Le gain d’une antenne est celui dans la meilleure direction. Donc, il ne peut pas être inférieur à 1, car il est le rapport entre la puissance surfacique dans cette direction et celle d’une antenne isotrope qui émettrait (et non qui serait alimentée) la même puissance totale que l’antenne en question.

    Par contre, le gain dans une « mauvaise direction » peut être très faible et même nul. Et dans ce cas, il est bien négatif en dB.

    Je ne sais pas ce qu’est le « facteur d’antenne ». Et je n’ai pas trouvé sa définition dans Google.
    Au revoir.
     

  10. Gwinver

    Date d'inscription
    octobre 2013
    Messages
    335

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour.

    Tout dépend de la façon dont le gain est exprimé. S'il s'agit de prendre en référence le signal reçu par une antenne isotrope ce gain peut être négatif.
    La surface équivalente d'une antenne isotrope est L²/(4 Pi ). Une antenne de surface inférieure à cette valeur reçoit un niveau inférieur, et le gain est donc inférieur à 1.

    Par contre, effectivement, en émission on pourrait imaginer qu'une antenne arrive à tout rayonner quelles que soient ses dimensions.
    Mais, je m'interroge sur la signification physique car il est toujours dit que le gain d'une antenne en émission et en réception est le même.
     

  11. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 061

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour,

    @ LPFR :Le facteur d'antenne est un terme utilisé par le"métier" pour compliquer les problèmes.
    En théorie, c'est l'inverse de la "hauteur efficace" ;
    C'est donc le rapport entre le champ électrique au niveau de l'antenne , et la tension récupérée par cette antenne. FA = E/V
    Oui mais voilà, certains considèrent que V est la force électromotrice ( générateur de Thevenin) et d'autres considèrent que c'est la tension fournie à la charge adaptée ( donc deux fois moins) .
    Enfin certains prennent le log et disent FA = 20 log (E/V)
    Bref, des sources d'erreurs . A mon humble avis, il vaut mieux oublier ça et parler de gain /iso , c'est bien plus simple !


    Concernant le gain ,
    Une antenne rayonne un maximum dans une certaine direction. ( l'antenne isotrope n'existe pas)
    On peut remplacer ( par l'esprit) l'antenne par une antenne isotrope à laquelle on appliquerait une puissance telle qu'on ait le même champ que l'antenne de départ dans sa direction de rayonnement maximum .
    C'est la PIRE ( puissance isotrope rayonnée équivalente) très utilisée dans les normes.

    En principe, si une antenne rayonne toute la puissance qu'on lui applique, elle devrait avoir forcément du gain dans au moins une direction, puisque ce qui n'est pas rayonné dans une direction renforce le rayonnement dans la direction de rayonnement maximum....
    Mais cela suppose que l'antenne est adaptée.
    En théorie, on peut adapter n'importe que bout de fil ....Mais si le"bout de fil" est vraiment très petit devant lambda, sa résistance de rayonnement sera très petite.
    C'est le cas par exemple d'une antenne incorporée dans une télécommande de portière de voiture, en 434 MHz. On a là une antenne boucle de dimension 2 ou 3 cm maximum. Sa résistance de rayonnement est de quelques ohms seulement. Cette résistance va être de l'ordre de grandeur de la résistance de pertes du circuit ( pertes ohmique, pertes dielectrique...) Ainsi, si la résistance de pertes est égale à la résistance de rayonnement, alors le rendement de cette antenne ne sera que 50 %. Pour les très petites antennes, on peut avoir un rendement de seulement 10% ! Le gain en dB sera donc négatif...
    Ce phénomène n'apparaît pas pour les "vraies" antennes, dipoles demi-onde, etc...qui ont une résistance de pertes négligeable devant la résistance de rayonnement....
     

  12. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 061

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Rebonjour,

    Pour répondre à Gwinver,

    Si une antenne est adaptée et n'a pas de pertes, alors sa surface équivalente est aussi grande que celle d'une antenne plus grande, même si l' antenne est une boucle petite.

    Le problème est d'actualité , pour les téléphones portables. vous aurez remarqué que ces appareils n'ont plus d'antenne apparente.Vous verrez à l'intérieur des antennes ridiculement petite, bien plus petite qu'une quart d'onde.
    Vu le coût de l'énergie RF disponible, il n'est pas question d'avoir un trop mauvais rendement . Avec de telles dimensions, en 900 MHz, la résistance de rayonnement est de l'ordre de quelques ohms.... Il faut donc réduire autant que possible la résistance de pertes . Ces pertes sont ohmique ou diélectriques. On réduit alors la self L de l'antenne , ce qui a l'avantage au passage de réduire le Q puisque c'est ZL /r . Mais alors on va avoir un C grand. Pour que la capa n'ait pas de pertes, on utilise une céramique à faible pertes.....Voilà pourquoi ces antennes ressemblent plus ou moins à un bloc de céramique avec des dessins dessus...
     

  13. Gwinver

    Date d'inscription
    octobre 2013
    Messages
    335

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Bonjour.

    Merci Gwidaz pour ces explications.

    L'origine de mes interrogations est précisément les antennes utilisées sur les téléphones mobiles. Ce sont maintenant souvent des "pucks" en céramique de dimension très réduites par rapport à la longueur d'onde. Lorsque ce sont des éléments conducteurs, ils restent également petits devant la longueur d'onde. J'ai vu des résultats de mesures concluant à un gain de l'ordre de -10 dB (mais jamais trop sûr des conditions de mesures.

    Je suis tout à fait d'accord pour dire que le problème ne se pose pas pour les antennes "normales".

    Intuitivement, on pourrait donc dire:
    En théorie une antenne de petite dimension est toujours adaptable à sa charge. Mais, les limitations physiques limitent le rendement possible de cette opération.

    La réciprocité n'est plus vraie pour les antennes de petites dimensions, car on peut difficilement imaginer que la surface équivalente soit similaire à celle de l'antenne isotrope (imaginaire nous sommes d'accord).

    J'ai plusieurs fois fais des recherches bibliographiques dans cette direction mais sans rien trouver.
     

  14. Gwinver

    Date d'inscription
    octobre 2013
    Messages
    335

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Re bonjour.

    Merci Gwidaz, et désolé, nos messages se sont croisés.

    Si une antenne est adaptée et n'a pas de pertes, alors sa surface équivalente est aussi grande que celle d'une antenne plus grande, même si l' antenne est une boucle petite.
    C'est ce point qui me perturbe un peu.

    Je n'ai pas de mal à comprendre qu'un matériau diélectrique à fort Er puisse "concentrer" le champ un peu comme les barreaux de ferrites de "feu" nos radios grandes ondes. Mais j'ai du mal à l'imaginer pour de tels rapport de dimensions.

    Les "pucks" céramiques ont une dimension de l'ordre de 1 à 2 cm, à 900 MHz, le ratio est élevé.
    Les antennes GPS sur céramiques ont des dimensions de l'ordre de 2 cm de côté, mais pour une fréquence de 1.6 GHz.
     

  15. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    42 778

    Re : Etude de champs électromagnétiques

    Re.
    @gwgidaz:
    De toute évidence nous n’avons pas les mêmes références. Je reconnais que les miennes sont classiques et probablement anciennes pour vous.
    Mais le gain d’une antenne est défini par mes sources comme je vous l’ai dit.
    Et l’antenne isotrope (qui n’existe pas) correspond à un rayonnement isotrope. Mais la définition ne tient pas compte de la puissance fournie à l’antenne (qui peut se perdre dans des résistances ohmiques) mais de la puissance rayonnée.

    Je n’ai pas non plus l’habitude de travailler « en appliquant des formules », et encore moins des « formules d’ingénieur » (au sens péjoratif pour la formule, pas pour les ingénieurs) avec des valeurs numériques qui tiennent compte des dimensions absurdes. C’est la raison pour laquelle j’avais arrêté de participer.

    Et comme je pense que nos points de vue sont irréconciliables, j’arrête ici (pour cette discussion).
    A+
    Dernière modification par LPFR ; 08/07/2017 à 17h59.
     


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