Antenne émettrice et RLC série

[liok]

Bonjour,

Dans le cadre de mes études, je suis amené à étudier les transmissions radio et notamment l'émission.

Au lycée, nous disposons du matériel suivant :
Photo : http://www.physique.ens-cachan.fr/la...antenne%20.jpg
Notice : http://www.physique.ens-cachan.fr/la...chiers/329.pdf

Le schéma de ce montage est disponible à la fin de la notice.

J'aimerais comprendre plus en détail comment ce circuit fonctionne, la notice n'étant pas très touffue.

Mettons de côté l'ampli push pull et l'AOP. Ce que je crois comprendre, c'est que c'est un simple RLC série dont l'inductance est en résonance en tension (correspond en termes de valeurs pour C et L, j'ai refait les calculs).

Est-ce que le fait que la bobine soit un résonance permet d'en faire une antenne ? Est-ce que c'est ce que veut dire avoir une antenne en résonance ? Comment calculer la puissance dissipée par rayonnement EM ?

D'un point de vue plus physique, est-ce que c'est la composante magnétique de l'onde qui est "utilisée" ?

J'ai effectué pas mal de recherches, mais la plupart des circuits d'émission ne sont pas construits de cette façon (rendement médiocre ?) et l'antenne n'est que très peu souvent directement une bobine.

Merci pour votre aide qui serait grandement appréciée.
-----

[f6exb]

Bonjour,
As-tu fait des recherches avec les termes "antenne ferrite" ou "antenne cadre" ?

[liok]

Bonjour,

J'ai effectivement effectué ces recherches, mais il est assez difficile pour moi en première année d'études de comprendre des articles spécialisés de radio amateurs avec un vocabulaire que je ne comprends pas.

Mon soucis principal réside dans le lien entre la résonance en tension de la bobine que j'ai vu en cours et son emploi en tant qu'antenne.

[f6bes]

Bjr à toi, Une bobine soumise à un courant altefnatif HF...rayonnera dde l'énergie HF.
C'est une piétre antenne....mais si cdela sastisfait aux besoins...pas la peine
de se compliquer encore plus la vie.
Plus la bobine sera sur la fréquence (HF) de résonnance, mieux cela fonctionnera.
Une antenne en résonnance est d'autant plus efficasse ,quelle est sur la fréquence que l'on y injecte.
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6exb]

Y a ça, mais je ne comprends pas tout : http://www.alexandre-boyer.fr/alex/e...s_oct11_v4.pdf

Il y a eu aussi cette discussion : https://forums.futura-sciences.com/p...enne-emet.html

[liok]

Merci beaucoup pour vos réponses, ça m'aide beaucoup à clarifier les idées !

Une dernière chose : pensez vous qu'il est possible de calculer la puissance dissipée dans le circuit RLC ?
Si j'ai bien compris, la puissance active reçue par la bobine et le condensateur est nulle, car le courant et la tension sont déphasés de +/-(pi/2).
Seule la résistance dissipe de la puissance par effet joule. Mais il y a aussi la puissance dissipée par rayonnement ?

Si je résume, il y a :
- puissance dissipée par effet Joule par R
- puissance dissipée par rayonnement par L

Est-ce possible de calculer la puissance dissipée par EM ? Ou peut-être est-ce ici négligeable tant l'antenne est mauvaise ?

Merci beaucoup !

[f6exb]

Intuitivement je dirai que c'est la puissance fournie - la puissance dissipé par effet joule.

[liok]

f6exb : La puissance dissipée ne serait due qu'à l'effet Joule ? et donc j'aurais dans le RLC, Pmoy = R(Ieff)² ?

[gwgidaz]

Bonjour,

Dans le cadre de mes études, je suis amené à étudier les transmissions radio et notamment l'émission.

Au lycée, nous disposons du matériel suivant :
Photo : http://www.physique.ens-cachan.fr/la...antenne%20.jpg
Notice : http://www.physique.ens-cachan.fr/la...chiers/329.pdf

Le schéma de ce montage est disponible à la fin de la notice.

J'aimerais comprendre plus en détail comment ce circuit fonctionne, la notice n'étant pas très touffue.

Mettons de côté l'ampli push pull et l'AOP. Ce que je crois comprendre, c'est que c'est un simple RLC série dont l'inductance est en résonance en tension (correspond en termes de valeurs pour C et L, j'ai refait les calculs).

Est-ce que le fait que la bobine soit un résonance permet d'en faire une antenne ? Est-ce que c'est ce que veut dire avoir une antenne en résonance ? Comment calculer la puissance dissipée par rayonnement EM ?

D'un point de vue plus physique, est-ce que c'est la composante magnétique de l'onde qui est "utilisée" ?

J'ai effectué pas mal de recherches, mais la plupart des circuits d'émission ne sont pas construits de cette façon (rendement médiocre ?) et l'antenne n'est que très peu souvent directement une bobine.

Merci pour votre aide qui serait grandement appréciée.

Bonjour,

Lorsqu'une bobine et une capacité en série résonnent sur une fréquence F, le circuit équivalent se comporte comme une résistance pure R de faible valeur.
Cette résistance se décompose en deux résistances :

- La résistance de "pertes" Rp. Cette résistance est due à la résistance ohmique, aux pertes diélectriques du condensateur, etc...Elle provoque un échauffement du circuit, par dissipation P = Rp I2

- La résistance de rayonnement Rr . La puissance dissipée par cette résistance fictive est la puissance rayonnée par le circuit sous forme d'une onde électromagnétique. Elle ne produit aucun échauffement, puisque l'énergie s'envole ailleurs....

En général, dans un circuit LC de dimensions normales, la résistance de rayonnement Rr est très faible, seule compte la résistance de pertes Rp. ( Rp>>Rr)

Donc un circuit LC n'est pas une bonne antenne sauf... sauf si on donne au circuit des dimensions non négligeables devant la longueur d'onde, et avec certaines configurations particulières.
On obtient alors une antenne.
Une bonne antenne rayonnera pratiquement toute la puissance qui lui est appliquée, et chauffera peu: Rp << Rr

Voir le lien https://pratique-rfcircuits.monsite-orange.fr/ pour comprendre ce qui se passe, chapitre "le circuit LC" et" les antennes"....


" Est-ce le champ magnétique qui rayonne "?

Cela dépend des dimensions de l'inductance et de la capacité. Si l'inductance et une bobine de grandes dimensions, c'est surtout le champ magnétique; Si les plaques du condensateur sont éloignées l'une de l'autre , ce sera surtout le champ électrique.

[liok]

Merci gwgidaz pour ces précieuses explications. Le site est vraiment sympa ! Je comprends mieux.

La résistance Rr expliquerait pourquoi dans le schéma du module de l'antenne il y a un résistance de seulement 4.7ohms dans le RLC. Je commençais à tourner en rond quant au fait d'avoir une résistance de 4.7Ohms soumise à une tension d'amplitude d'environ 10 volts sans que celle ci se transforme en grille pain (c'est une 1/2 Watt). Je pense que la résistance fictive Rr dissipe une partie non négligeable de l'énergie.

[gwgidaz]

Bonjour,

La résistance de rayonnement doit être très petite car votre antenne est très petite par rapport à la longueur d'onde.
Si vos résistances en série ne chauffent pas, il se peut aussi que la bobine ait une résistance ohmique non négligeable, ou bien, tout simplement, que vous ne soyez pas parfaitement à l'accord LC , auquel cas le circuit LC série présente une réactance non nulle qui limite le courant. Je ne vois ps de condensateur variable....Comment savez vous que vous êtes parfaitement accordé sur la fréquence ? C'est en général assez précis.

[calculair]

bonjour,

lorsque on regarde le schéma du montage le condensateur variable C6 de 10 à 120 pF permet de faire l'accord

La resistance R9 de 4,7 ohms en serie avec le circuit LC doit servir à limiter le courant débité par les transistors dans la bobine

La mesure de la tension aux bornes de cette résistance avec un oscilloscope par exemple permet d'ajuster le condensateur variable à l'accord du circuit LC

[penthode]

pas mal foutu ce truc , surtout qu'on peut maniper avec un vieux transistor GRANDES ONDES pour récepteur

[liok]

gwgidaz : Effectivement, la résistance n'est probablement pas très élevée. D'après le cours suivant mentionné plus haut : http://www.alexandre-boyer.fr/alex/e...s_oct11_v4.pdf

une formule est donnée page 27 pour estimer Rr (pour une antenne ferrite) :



On voit que pour N=500, µ = 200, R = 1cm et f = 1.2MHz on arrive à une résistance de 0.012 Ohms ce qui est finalement assez peu élevé par rapport à ce que je pensais.

Une solution semble effectivement d'avoir un bâton avec un gros diamètre pour augmenter significativement Rr

[liok]

Ce qui ne permets à priori pas d'expliquer pourquoi la résistance ne chauffe pas, sachant que l'accord est fait avec un condensateur variable...

Peut-être que le nombre de tours est très élevé ? Ou que le modèle ne correspond pas

[penthode]

la puissance mise en jeu est trés faible, pour rester dans la légalité.

[liok]

penthode : cette question est intéressante. Sauriez-vous comment est géré ce type de dispositifs d'un point de vue légal ? Il y a-t-il une faible puissance autorisée ?

[penthode]

en principe
l'émission sur cette bande est interdite.

toutefois les usages à trés faibles puissance sont tolérés à but éducatif ou expérimental

la puissance est de quelques milliwatts pour une portée de 10 à 20 mètres.

[liok]

Merci pour ces précisions.

En réalité, je ne me sers pas directement de ce montage mais d'un autre (réplique que j'ai mis en place) conçu pour rayonner de façon identique mais à une fréquence de 1.2MHz.

Je suis en pleines recherches quant à la légalité de ces émissions. Mon projet final devra être présenté devant un jury et il me faut rester dans la réglementation.

J'ai contacté l'ANFR pour savoir quelle était cette réglementation dans ce cas et il semble que ce dispositif pourrait être considéré comme un AFP (Appareil à Faible Portée). Cela dit cette gamme de fréquence est normalement réservée au matériel de boucles à induction et l'intensité du champ semble limitée : -15dBµA/m à 10m (mais je ne sais pas comment le rapporter à la puissance rayonnée).

Edit : l'affectataire de la bande des 1MHz n'est pas l'ARCEP mais le CSA, peut-être est-ce possible d'obtenir de leur part une sorte d'autorisation, tout du moins juste par email ?

[penthode]

tu te lances avec un combat contre la machine administrative....

https://homdor.com/la-maison-qui-ren...dcollie/detail

si ta maquette pousse quelques milliwatts dans l'Éther , ça ne sortira pas du labo !

et personne ne s'en rendra compte , sauf si tu es à coté d'un centre de communications mirlitaires

donc ne te mets pas la rate au court bouillon pour ça

tout ce que tu risques c'est d'avoir ton expérience brouillée par la propagation nocturne du broadcast européen

[annjy]

Bsr,
le champ rayonné, je l'aurais plutôt vu en V/m qu'en A/m.....

cdlt,
JY

[liok]

penthode : Je suis d'accord avec vous. A vrai dire expérimentalement la puissance de l'émission est même trop faible pour avoir de beaux résultats. Mais comme je l'ai précisé, je dois présenter tout ça devant un jury et je dois pouvoir justifier la légalité de ces expériences... Ou au moins bien savoir de quoi je parle et pourquoi je pense que ça ne gêne personne.

annjy : Les champs semblent bien être en µA/m, je crois qu'il faut considérer une "résistance du milieu" pour utiliser la loi d'ohms et passer en V/m, mais je ne sais vraiment pas trop ce que c'est... La fameuse résistance de rayonnement ?



Page 268 : https://www.anfr.fr/fileadmin/mediat...2019-04-11.pdf

[annjy]

re,

impédance du vide :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Imp%C3...stique_du_vide

120 PI

l'air, c'est quasi du vide.

Cdlt,
JY

[gwgidaz]

Bonjour,

Pourquoi ne pas utiliser des fréquences autorisées par tous, les fréquences ISM. Par exemple 13,56 MHz ou 27,12 MHz...

[f6exb]

sûrement parce que :

Au lycée, nous disposons du matériel suivant :
Photo : http://www.physique.ens-cachan.fr/la...antenne%20.jpg
Notice : http://www.physique.ens-cachan.fr/la...chiers/329.pdf

[gwgidaz]

Bjr,

Vous avez intérêt à monter en fréquence si vous voulez rayonner plus que quelques microwatts. La formule montre que la résistance de rayonnement est proportionnelle à la puissance quatrième de la fréquence. Si on double la fréquence, on multiplie par 16 la résistance de rayonnement ! toutes choses restant égales par ailleurs.... Cela montre une loi générale : il est très difficile de rayonner avec une antenne très petite devant la longueur d'onde.

OUi, en principe on évalue le champ électromagnétique en V/m.... Mais il ne faut pas oublier que votre barreau n'émet au départ que du champ magnétique, et qu'il faut s'en éloigner de lambda/6 pour avoir formation du champ électrique tel que E/H = 377. Et lambda/6, ça fait loin.

[f6bes]

penthode : Je suis d'accord avec vous. A vrai dire expérimentalement la puissance de l'émission est même trop faible pour avoir de beaux résultats. Mais comme je l'ai précisé, je dois présenter tout ça devant un jury et je dois pouvoir justifier la légalité de ces expériences... Ou au moins bien savoir de quoi je parle et pourquoi je pense que ça ne gêne personne.

Bjr à toi,
Si tu arrives à développer disons une antenne demi onde (125m) sur la fréquence considérée (1.2Mhz)
et à hauteur recommandée (7 fois la longueur d'onde) pour ne pas influer son impédance....peut etre QUE
tu aurais ( conditionnel) qq chances de créer une géne !
Mais bon , si ça se cantonne à un barreau ferrite....!

Par @mail (reste à savoir ce que va contenir ton @mail) se serait fort étonnant.
Ca peut se "classer" dans expérimentation, mais il faudra fournir toutes les données de l'expérimentation.
Et il vaut mieux que la demande soit faite via "l'autorité" du lycée . ( c'est pas un pékin lambda qui veux faire joujou).
Bon WE

[liok]

Bonjour,

La plupart des composants que j'utilise ne sont pas vraiment prévus pour la RF (amplificateurs opérationnels, multiplieurs AD633, générateurs de fonctions < 5MHz)... À vrai dire je me situe déjà à la borne supérieure de leur intervalle de fonctionnement et il ne m'est pas possible d'atteindre une fréquence beaucoup plus élevée.

Merci pour vos propositions, l'ANFR m'a proposé de prendre contact avec une personne spécialisée dans les AFP (appareils faible portée), je posterai les résultats au cas où ça serve à quelqu'un.

[liok]

Une dernière question :

Pour l'antenne réceptrice (je souhaite recevoir le signal avec un SDR), est-ce qu'il vaudrait mieux utiliser un barreau de ferrite comme pour l'émettrice ou un câble dans ce style est plus adapté ?

Merci beaucoup pour votre aide qui me permet d'avancer !

[f6bes]

Remoi,
Pour la légalité: se reporter à la reponse de Penthode:
"...toutefois les usages à trés faibles puissance sont tolérés à but éducatif ou expérimental...."
C'est ce qu'il te faudra..indiquer à ton jury.

Le jury:
Trés bien jeune homme...mais quelle est votre puissance rayonnée( est ce qu'on te demande
de la calculer ?)
Bonne journée