Hyperfréquence et Cornet

[invite615231cf]

Bonjours à tous!

Je me demande pourquoi on utilise une antenne de type cornet pour le domaine des hyperfréquences!

Le cornet à pour but la propagation libre de l'onde (entre autres caractéristiques)! Que l'on soit à basse ou à haute fréquence c'est le seul moyen non? C'est juste une question d'adaptation d'impédance (phénomène aussi observer à basse fréquence?).


J'ai du coup une autre question : comme à la sortie du cornet l'onde peut être considéré comme sphérique (donc que sa puissance varie en 1/R²) ,comment la puissance d'une onde émise par un satellite arrive sur Terre avec encore assez d'énergie pour transmettre un signal?

Haaa c'est justement pour ça que l'on utilise une parabole? Pour faire converger un maximum de signal sur notre récepteur?


Merci d'avance!!


Cordialement Darkside
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[calculair]

bonjour,

le cornet sert a adapter l'impedance d'onde dans le guide à l'impedance de l'onde en espce libre.

Le rayonnement va diffracter en fonction de sa longueur d'onde et de la dimension du cornet à sa sortie.

La puissance disponible à la sortie du cornet va donc se repartir sur toute la surface du front d'onde.

Un recepteur qui a une antenne de surface Sr va donc recolter une partie de cette energie. La puissance reçue sera proportionnelle à la surface de reception.

Le but de la parabole est d'augmenter la surface de la source d'emission et de limiter la diffraction. Le rayonnement est alors mieux dirigé , comme un rayon lumineux .

[LPFR]

Bonsoir.
Le but principal du cornet est de créer une surface d'émission plus grande et d'obtenir ainsi une directivité plus importante. C'est le même rôle que celui des paraboles.
L'onde émisse par le cornet n'est pas du tout sphérique. Elle l'est presque, par contre à la sortie d'un guide en mode TE1.
Mais un cornet a deux inconvénients par rapport à une belle surface rectangulaire en phase: la surface en phase est une sphère et non un plan. Puis l'amplitude n'est pas constante dans la largeur, car elle tombe à zéro aux bords. Donc, c'est moins directif qu'une surface rectangulaire égale.
C'est inconvénients se font encore sentir quand on utilise un cornet pour éclairer une parabole: l'éclairage n'est pas uniforme et la phase n'est pas strictement la même (mais c'est moins grave). Le résultat est que la directivité (et le gain) est moindre.
Pour un cornet de dimensions optimales et de longueur L, le gain est de G=15,3 L/lambda.
(Gain en absolu. Pas en dB)
Dimensions optimales:
largeur
et hauteur B= 0,81 A.
Au revoir.

[calculair]

Bonsoir.
Le but principal du cornet est de créer une surface d'émission plus grande et d'obtenir ainsi une directivité plus importante. C'est le même rôle que celui des paraboles.
L'onde émisse par le cornet n'est pas du tout sphérique. Elle l'est presque, par contre à la sortie d'un guide en mode TE1.
Mais un cornet a deux inconvénients par rapport à une belle surface rectangulaire en phase: la surface en phase est une sphère et non un plan. Puis l'amplitude n'est pas constante dans la largeur, car elle tombe à zéro aux bords. Donc, c'est moins directif qu'une surface rectangulaire égale.
C'est inconvénients se font encore sentir quand on utilise un cornet pour éclairer une parabole: l'éclairage n'est pas uniforme et la phase n'est pas strictement la même (mais c'est moins grave). Le résultat est que la directivité (et le gain) est moindre.
Pour un cornet de dimensions optimales et de longueur L, le gain est de G=15,3 L/lambda.
(Gain en absolu. Pas en dB)
Dimensions optimales:
largeur
et hauteur B= 0,81 A.
Au revoir.

Bonsoir LPFR,

Pour limiter les lobes secondaires, la surface de la parabole n'est pas soumis a un eclairement constant. On diminue l'eclairement sur les bords pour eviter ( les suroscillations du diagramme ) des lobes secondaires trop importants.

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonsoir LPFR,

Pour limiter les lobes secondaires, la surface de la parabole n'est pas soumis a un eclairement constant. On diminue l'eclairement sur les bords pour eviter ( les suroscillations du diagramme ) des lobes secondaires trop importants.

Cordialement

Bonjour Calculair.
Je crois qu'on éclaire les paraboles comme on peut. Il est impossible d'éclairer uniformément une parabole sans baver tout autour.
L'effet de cette non uniformité est d'élargir le lobe principal et de diminuer le gain. Il est possible que des lobes secondaires disparaissent, mais c'est sur que les zéros disparaissent ou sont repoussés plus loin.
En tout cas cette non uniformité diminue le gain de la parabole.
On peut diminuer l'amplitude des lobes secondaires (apodisation) en jouant sur l'intensité de l'éclairement en fonction de la distance au centre. Mais la forme de l'éclairage doit être très précise et pas du n'importe quoi. Un cornet ne fait pas l'affaire. Ce serait plus facile de changer la réflectivité de la parabole aux bons endroits.
Je ne sais pas s'il y a des applications où il soit intéressant d'éliminer les lobes secondaires au prix d'élargir le lobe principal et prendre en gain. Certainement pas pour le radar, où les échos fantômes peuvent s'éliminer par soft.
Cordialement,
LPFR

[calculair]

bonjour LPFR,

Je ne suis pas specialiste en antenne, mais je sais qu'il faut eviter d'eclairer de façon trop uniforme le reflecteur parabolique. Evidemment, le reduction des lobes parasites se paye par une diminution du gain dans le lobe principal, mais au moins on envoie l'energie dans la direction prevue en evitant des brouillages non prevus


Ici in lien pour illustrer
Donc l’ouverture du cornet vaut 4 arctg D / 4f .
On montre aussi que la loi d’éclairement uniforme n’est pas la plus efficace, car elle provoque
des lobes secondaires qui diminuent d’autant le lobe principal. La loi d’éclairement optimum
est du 2° ordre, maximum au centre et atténuée sur le bord. Dans ces condition l’angle du
cornet optimum vaut 70° et le rendement d’illumination passe par son maximum kill = 0,83.
Les meilleures antennes présentent un angle sous tendu de ~ 90° et un rapport f/D ~ 0,6.
Lorsque l’angle d’ouverture du cornet source ne coïncide pas avec l’angle sous-tendu du
réflecteur, le diagramme de rayonnement présente des anomalies :

voir le document complet

http://iutgeii.u-3mrs.fr/etudiants/e...ITE-Chap-3.pdf

Il existe sans doute des documents plus complets sur les techniques des antennes chez les concepteurs de ces machins

bien cordialement

[LPFR]

Re-bonjour Calculair.
Je ne suis pas très confiant dans les affirmations du fascicule.
Regardez, page 29, les deux diagrammes d'émission "normale" et "sous illuminé". On n'a pas besoin de faire un calcul pour voir que le gain de "sous illuminé" est plus faible que "normale". Et que les lobes secondaires sont loin d'avoir disparu.

Mais ce qui me fait dire que ce monsieur fait une fixation avec les lobes secondaires est l'affirmation que dans une antenne éclairée axialement:
"La source nécessairement métallique, au foyer F, provoque une ombre centrale. Sa position au coeur du faisceau intercepté provoque des directions de réception très écartées de la direction principale et crée des lobes secondaires néfastes."

C'est tout simplement faux. Ce monsieur n'a jamais entendu parler du télescope de Newton ni des télescopes ou optiques Cassegrain.
Si une ombre au centre donnait des "lobes secondaires néfastes", les astronomes se seraient aperçus (Hubble est de type Cassegrain).
Il est difficile de trouver les vrais avantages des paraboles offset. La seule explication valable que j'ai lue est d'avoir la parabole plus verticale et éviter que la neige s'accumule dessus.
En conclusion, je ne trouve pas les affirmations de ce fascicule très fiables.
Cordialement,
LPFR.

[f6bes]

Bjr à vous,
Sur une parabole l'on cherche à ne pas TROP PERDRE d'ENERGIE (qu'il y ait ou non des lobes "secondaires" du à la SOURCE).
Si on veut "éclairer" UNIFORMEMENT (disons - 3 db sur les bords) , une partie de l'énergie (en dessous des - 3 db) va "s'évaporer" dans la nature. C'est fort dommage, sachant que c'est "couteux" de gaspiller.

On peut donc songer à concentrer FORTEMENT sur la parabole. Donc pas de déperdition (ou trés peu) "extérieure" à celle ci.
Le hic c'est qu'une partie (la périphérie )de la SURFACE parabolique n'a plus guére d'utilité.
Donc parabole TROP grande, pour les résultats obtenus.

Il est donc convenu que les bords d'une parabole doivent etre "arrosés" à - 10 db par rapport au faisceau central. Le rendement d'une parabole est de l'ordre de 50 % .

L'angle d'ouverture de la source primaire va déterminer le rapport F/D que devra avoir la parabole pour etre dans les - 10 db en périphérie.

L'avantage de l'offset est que la source ne génére pas "d'ombre" sur la parabole.



Bonne soirée

[LPFR]

L'avantage de l'offset est que la source ne génére pas "d'ombre" sur la parabole.

Bonsoir F6bes.
Non, ce n'est pas la bonne raison.
Le fait de mettre la parabole à 45° de la direction d'arrivée fait perdre quelques 30% de la surface de la parabole. Alors que l'ombre de la source (ou du récepteur) fait beaucoup moins.
Cordialement,
LPFR

[calculair]

Bonjour

Pour moi l'avantage es parabole off set c'est la protection naturelle vis à vis de la neige.

Par ailleurs, il faut s'assurer dans les syteme de faisceaux hertziens un bon decouplage avant /arrière des antennes, car les frequences de receptions utilisées dans une directions sont utilisées aussi en receptions sur l'autre antenne et dans la direction sensiblement opposée, mais avec une modulation differentes. ( antennes sensiblement dos à dos )

Par ailleurs j'ai recherché la diffraction par une ouverture circulaire mais pas eclairée uniformement pour evaluer les effets de cet eclairement variable sur les lobes secondaires, ou sur l'intensité des anneaux de diffraction pour utiliser un language d'opticien.

LPFR nous eclairera surement sur sujet, j'avoue que je serais interessé d'evaluer le gain possible eventuel sur ces lobes

[LPFR]

Bonjour.
Je pense qu'à une époque, au début du radar, quand il n'y avait presque pas de traitement du signal, peut-être qu'il était parfois intéressant d'éliminer les lobes secondaires, même au prix d'élargir le lobe principal et de diminuer le gain de l'antenne.
Je vous rappelle qu'à l'époque, pour éliminer les échos fixes, on utilisait des lignes à retard ultrasonores en mercure.
Actuellement que tout le traitement est fait en numérique et "gratuitement", je pense que les lobes secondaires ne sont plus une gêne.
Et je ne vois pas d'application dans laquelle l'élimination des lobes secondaires mérite une perte de gain.

Pour ce qui est du diagramme d'émission de la parabole, il n'est pas calculable analytiquement. Encore moins que le disque d'Airy. Par contre, on doit pouvoir le calculer en 20 ou 30 lignes de programme (en en incluant Simpson et les commentaires dans le compte).

Et pour l'utilité des antennes offset, l'histoire de la neige est la seule explication valable que j'ai trouvée. Mais il y a peut-être une autre; qui sait?
Cordialement,
LPFR

[LPFR]

Bonjour.
J'ai trouvé le temps de faire un petit calcul sur les paraboles.
Vous avez trois courbes d'émission d'une parabole ronde de 80 cm de diamètre et une longueur d'onde de 2,5 cm.
Les trois courbes correspondent à une même puissante totale émisse.
La courbe en noir (le pic le plus haut) correspond à une parabole éclairée uniformément.
La courbe en rouge (le pic le plus bas) correspond à un éclairage qui tombe à zéro aux bords et qui varie (co)sinusoïdalement avec le rayon.
La troisième en vert (pic intermédiaire) correspond à un éclairage uniforme avec une ombre circulaire au centre d'un rayon 10 fois plus petit que celui de l'antenne.
Pour voir les lobes secondaires j'ai ajouté une image avec une échelle verticale 40 fois plus grande.
On voit qu'effectivement, un éclairage qui diminue vers les bords atténue un peu les lobes secondaires (et le gain) et qu'une ombre au milieu les accentue. Mais tout cela de pas beaucoup.
Cordialement,
LPFR

[calculair]

bonjour LPFR,

Bravo pour ta patience pour avoir refait ces calculs.

Je pensais que les differences etaient plus marquées.

[calculair]

Bonjour,

Peux tu me dire quelle serait l'ecart entre le lobe principal et les lobes secondaires à la même longueurs d'onde mais pour une parabole de 3m de diamètre. mais si cela te prend trop de temps tu abandonnes

Cordialement
Daniel

[LPFR]

Re-bonjour.
Vous avez eu une très bonne idée en me demandant de fait un autre calcul. Cela m'a permis de trouver une (grosse) erreur dans le calcul de la courbe N° 2 (éclairement qui diminue aux bords).
Les résultats sont nettement plus proches de ceux espérés. L'éclairement qui diminue aux bords atténue vraiment les lobes secondaires et élargit bien le lobe principal en faisant perdre du gain, comme prévu.
Je joins quatre courbes:
Parabole et parabole1 pour 80 centimètres de diamètre et parabole2 et parabole3 pour 3 mètres de diamètre. Lambda toujours 2,5 cm.
Comme avant, le noir est l'éclairement uniforme, le rouge éclairement qui diminue aux bords et vert uniforme avec un trou d'un dixième du diamètre au centre.
En espérant que cette fois je ne sois pas trompé.
Cordialement,
LPFR

[calculair]

Bonjour LPFR

Ton calcul est tres interessant, et cela montre bien que l'on doit eclairer la parabole de façon non homogène. Un diagramme logarithmique serait plus adapté, comme tu vas le voir.

Dans les tours de systemes de Faisceaux Hertzien par exemple, il faut assurer un decouplage optimal entre les differentes directions

Le bruit thermique est aux environs de -90 dBm ( en tenant compte d'un facteur de bruit de 10 dB et une bande utile de 30 MHz

Le niveau de reception minimale en presence d'un fading est de l'ordre de - 80 dBm

Le niveau nominal de reception en absence de fading est de l'ordre de -35 dBm

La protection a assurer s'evalue approximativement à
-90 - (- 35) = 55 dB/ 60 dB entre 2 directions.

Le diametre des paraboles sert a gagner sur le bilan de liaison, mais aussi pour gagner en decouplage entre les diverses directions ( pour gagner sur les capacités nodales des tours ).

Pour les liaisons satellites,le problème est sensiblement le même, l'orbite geostationnaire est tellement sympathique, que beaucoup satellites se sont données rendez vous et il faut eviter de les brouiller ou de se faire brouiller en reception ( moins critique).

J'espère que cet eclairage illustrera la necessité d'eviter des lobes secondaires trop importants.

Je pense que pour la radio astronomie on doit calculer un rapport entre le gain dans la direction principale et la totalité du bruit thermique collectée par les lobes secondaires. Un radio astronome aura sans doute une idée plus precise des contraintes techniques des antennes de radio astronomie...

Merci encore pour ton eclairage

Cordialement

[Hasnaa7]

Bonjour,
j'ai une question quelle sont les équations qui sont utilisé pour calculer les dimensions de flange A, B, L, pour le pyramidal et D le diagonale de conique en sachant que je connue seulement la longueur d'onde et le gain désirer pour cet antenne cornet.
Cordialement

[LPFR]

Bonjour.
Regardez la page 49 de ce fascicule :
http://forums.futura-sciences.com/at...enne-ant-a.pdf
Au revoir.

[Hasnaa7]

merci beaucoup
mais il y'a une problème comment calculer L optimale dans l'equation A=sqrt(3*L*lambda)?

[LPFR]

Re.
Optimale par rapport à quoi ?
De toute façon vous ne pouvez pas jouer sur la fréquence. Reste L, et ici c’est un problème d’encombrement.
A+

[Hasnaa7]

c'est quoi les conditions pour calculer L
dans un livre je trouve les equations suivant A=0.45*lambda*sqrt(gain), et B=0.332*lambda*sqrt(gain)
le nom de livre ANTENNA THEORY ANALYSIS AND DESIGN 3rd edition

[LPFR]

Re.
Je vous ai déjà répondu pour L : c’est une question d’encombrement. Ça dépend de la place disponible et du gain souhaité.
Pour ce qui est de formules, je pense qu’elles ont toutes la même origine. Il est fort probable que celles de mon fascicule, (que l’ai pompé dans le Terman) soient équivalentes à celles que vous avez trouvées.
C’est à vous de le vérifier.
A+

[Gwinver]

Bonjour.
Les lobes secondaires ont plusieurs origines. Une partie est issue des choix d'assemblage entre l'illuminateur (en particulier de son diagramme de rayonnement) et le réflecteur (comme montré par LPFR), une autre partie provient de la réalisation qui n'est pas parfaite, comme par exemple la présence des bras de fixations, ou des défauts de forme.
Les inconvénients associés aux lobes secondaires sont fonction de l'utilisation.
Pour un radar, le lobe secondaire peut provoquer un écho parasite ne provenant pas de la direction visée.
En télécommunications par satellite:

en émission, les lobes secondaires produisent des émissions dans des directions non désirées, ce qui peut brouiller d'autres stations dans le voisinage.
En réception, cela se traduit par la réception de signaux parasites issus d'un autre système.
En télécommunications par satellite, les antennes sont dirigées vers l'espace, la température de bruit est alors bien plus basse que sur terre, et les lobes secondaires augmentent la température de bruit du système en réception.

[fred3000gt]

J’ai visité celle de Plomour aujourd’hui, et je n’ai pas compris pourquoi ce n’est pas un simple cornet…

[penthode]

ce système à réflecteur permet de raccourcir le cornet...

qui reste quand même encombrant !

et , surtout , de permettre le pointage en élévation par simple rotation

ce qui est plus simple qu'un pointage direct d'un monument pareil !

[Gwinver]

Bonsoir.

Le réflecteur est parabolique.
Comme dit par Penthode, sans le réflecteur, le cornet d'une longueur de 30 m aurait dû être pointé en direction du satellite.
Le réflecteur permet d'installer le total à l'horizontal ce qui est plus commode.
Ce système a été développé avant la possibilité de disposer de satellites géostationnaires.
Il faut donc avoir la capacité de faire un mouvement sur 180° dans le ciel (d'horizon à horizon).

En fait, il y avait deux antennes: une première un peu distante du radome (4 antennes hélicoïdales en UHF pour polarisation circulaire) qui avait pour rôle d'identifier le satellite à son arrivée au-dessus de l'horizon, et qui transmettait ensuite les informations de pointage au radôme.
Dès que le radôme est pointé, il est capable de suivre le satellite tout seul.

[f6exb]

Un ancien reportage sur Pleumeur-Bodou.
https://www.pleumeur-bodou.com/Le-Ce...unication.html

[fred3000gt]

Merci pour ces réponses!