Guide d'onde, Onde stationnaire et dipole rayonnant

[Floris]

Bonjour, j'ai quelque question, ces pas très claire dans ma tête mais bon.
En fait, je dispause d'une source RF et pour éviter sa destruction, je ne dois pas dépasser un certain taux d'onde stationaire. Comment faire? Je me suis dit aussi, que les caractéristiques de mon guide d'onde devais étre tels que celui ci ne résone pas avec le pique du spectre de la source RF. Ainsi, j'ai pensé que celui ci devais avoir une logueurs qui ne soit pas multiple ou des demie ou encore des quarts de la logueurs d'onde du pique. Fais-je erreur?

Enfin, un dipole rayonant, je voudrais savoir quel lien y a t'il entre le gain d'un dipole et le taux d'onde stationaire dans celui ci. Plus le gain d'un dipole est élevé, plus le taux d'onde stationaire n'est t'il pas important?

Merci pour vos lumières.
Bien cordialement
flo
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[curieuxdenature]

Bonjour Floris,

à partir de mon expérience CB je peux te dire que le gain et le TOS(Taux d'Ondes...) sont sans rapport. On parle plus spécifiquement de gain pour l'antenne receptrice, pas pour l'emetteur.

Le TOS est un rapport. Celui de la puissance emise sur la puissance revenant à l'emetteur pour cause de mauvaise adaptation de l'antenne.
Un TOS de 1 veut dire que l'antenne, le dipole, le guide d'onde est parfaitement accordé et qu'il envoie dans l'espace toute la puissance de la source.

Je ne sais pas si la formule exacte t'interesses:

Puissance emise et Puissance réfléchie.
Mais en règle génèrale, le technicien se passe des racines carré dans ses calculs

Pour le calcul et la mise en oeuvre pratique des guides d'ondes fabrication amateur, j'ai ça:

http://reseaucitoyen.be/index.php?BoiteDeLait

[Floris]

Bonsoir à toi, merci pour ton message. Tu me dit que le tos n'a rien à voir avec le gain d'une antenne, je le comprend bien, mais indirectement y en as t'il un. Ces bizzard comaime, si la cable coaxial resone avec l'onde produite par la source, cela peut poser problaime non? Merci encore pour vos lumières.
Flo

[inviteb14fba03]

A la fréquence de résonnance de l'antenne peut se modéliser par une impédance complexe.
Sa partie réelle est liée à l'énergie dissipée soit par rayonnement, soit par pertes. On cherche naturellement à maximiser la première et diminuer la seconde.
Le gain contient l'information donnant la proportion d'énergie dissipée par rayonnement par rapport à l'énergie totale dissipée (appelée rendement) en plus de l'information sur la distribution spatiale de cette énergie rayonnée.
Le TOS mesurant indirectement la quantitée d'énergie réfléchie, il existe sûrement un lien entre le gain de l'antenne et le TOS mesuré. Personnellement il ne m'apparaît pas clairement...

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb14fba03]

Cela étant dit le calcul du coefficient de réflexion au niveau de la charge à partir de son impédance puis par suite du ROS doit permettre d'y accéder...ou pas

[claude27]

confus tout ça!

1) une antenne est réversible ! elle fonctionne donc aussi bien en émission qu' en réception .
Donc une antenne d' émission a le même gain que si elle fonctionnait en réception .
2) le gain d' une antenne est , en dB ( décibels ) le rapport entre la puissance émise dans une direction ( en général la direction de l' émission , généralement l' axe de l' antenne ) et celle qui serait émise par une antenne émettant uniformément dans toutes les directions ( isotrope ) , c' est le gain " absolu "
on parle aussi de gain "relatif " , c' à d par rapport au dipole .
C ' est le rapport de la puissance émise dans une direction, à celle qui serait émise par un dipole .
comme un dipole a un gain de 2.15 db par rapport à l' isotrope . le gain absolu et le gain relatif , diffèrent donc de 2.25 dB.
Attention quand on regarde donc les caractéristiques d' une antenne TV ( rateau par ex ) si le gain indiqué est " absolu " ou " relatif " .!

TOS:
Ppour protéger une source connectée sur un guide d' ondes des ondes réfléchies en cas de désadaptation ( création d' ondes stationnaires ) , mauvais TOS ou ROS, on utilise un isolateur à ferrite qui a la propriété de transmettre presque sans pertes dans un sens et d' atténuer très fort les ondes réfléchies . On a un " taux d' isolation " , variable suivant les isolateurs, il peut donc être par ex de : 20 dB, 30dB, etc, variable suivant les modèles.
l' isolateur peut être à plus ou moins large bande , donc avoir aussi un taux d' isolation variable avec la fréquence .

[inviteb14fba03]

J'ai voulu évité l'écueil des définitions de base...

Mais quitte à le faire, tu aurais pu préciser que ces antennes de référence sont sans pertes et ainsi faire le lien avec les antennes réelles, pour lesquelles on dissocie gain et directivité.

[Floris]

Bonjour, merci pour vos réponses, je commence à y voir plus clairement.
Pour ce qui est de l'osolateur à ferrite, y as t'il quelque adresse ou je pourais me documenter sur la théorie de ces objets? Aussi, ou pourrai-je m'en procurer, ou le fabriquer moi même?
bien cordialement
Floris

[curieuxdenature]

Bonsoir Floris,
quand je précisais que le gain n'avait pas de rapport avec le TOS, c'est parce que par définition, une antenne d'emission ne peut qu'espérer un gain unitaire, en pratique c'est toujours plus faible vu les pertes.

Le terme de gain d'une antenne se réserve plutot pour les dipoles enchassés dans une mécanique de réflecteurs qui accroit la collecte du signal en reception, ou pour une parabole.
Si une antenne de gain 5 (~7dB) est utilisée en emission elle n'aura jamais que 1 maxi en gain, cela va de soi. Donc, parler de gain de l'antenne est impropre en emission.

Mais il est vrai que par raison d'économie, une antenne peut servir aux 2 modes par le radio-amateur, c'est lui qui fait la commutation.

[inviteb14fba03]

Salut curieuxdenature
Je ne vois pas pourquoi le gain d'un antenne serait a priori inférieur à un en émission... les pertes influent en effet sur le gain, à travers le rendement (qui lui est nécessairement inférieur à 1) mais ce gain peut malgé tout être au final supérieur à 1.
A moins que... (je te laisse compléter).

[curieuxdenature]

Bonsoir Donald d.

je ne parle que dans le cadre du phénomène physique de l'emission, par exemple, si j'injecte 100 Watts vers l'antenne, le maximum émis sera peut-être de 99 Watts, d'où un gain inferieur à l'unité.

Le gain qui s'écrit G= 10 Log (P/p) ne se calcul que pour la partie reception.

Mais, je suis d'accord avec le fait que la puissance emise par rapport à un dipole est un autre rapport. C'était juste pour ne pas compliquer les 2 relations TOS-Gain.(je pensais au débutant en électronique qui pose une question précise, là.)

Dans ce que tu précises, on pourait le comparer à la courbe cardioide d'un micro, à l'avant la reception étant plus grande qu'à l'arriere, on peut donc parler de gain en dB.

Si je transpose ça pour un HP, le fait qu'il y ai plus de puissance émise vers l'avant que vers l'arrière ne me parle pas en terme de gain mais en terme de directivité.

Dans une antenne receptrice, le balun et les reflecteurs additionnels apportent réellement un gain en puissance car le montage correspond à plusieurs antennes mises en parallele. La puissance reçue, en microwatts par exemple est nettement plus grande que pour un simple antenne, on peut donc ici parle de gain.
C'est bon ?

[inviteb14fba03]

Non, c'est pas bon...
La notion de gain, dans le cadre des antennes est justement liée à la directivité,inutile de les dissocier donc...
Je pense que tu t'arrêtes à la notion électronique du gain, tel qu'on peut en avoir avec des amplificateurs de puissance par exemple, autrement dits des éléments ACTIFS...
Dans le cas d'une antenne, il n'y a aucun intérêt à attendre une amplification de la puissance d'alimentation...(ce n'est pas le rôle d'une antenne),mais au contraire une amplification de la puissance rayonnée dans une direction précise, par rapport à un rayonnement isotrope. Dans ce sens, il est légitime de parler de gain également, non?
Il existe donc plusieurs définitions du gain en fonction du domaine dans lequel il est employé... c'est fou non?

[inviteb14fba03]

... pour lesquelles on dissocie gain et directivité.

... La notion de gain, dans le cadre des antennes est justement liée à la directivité,inutile de les dissocier donc... .

Reste à trouver un juste milieu

[curieuxdenature]

Je suis d'accord avec toi, mais cela n'entre pas dans le cadre de la question posée par Floris.:
"Enfin, un dipole rayonant, je voudrais savoir quel lien y a t'il entre le gain d'un dipole et le taux d'onde stationaire dans celui ci. Plus le gain d'un dipole est élevé, plus le taux d'onde stationaire n'est t'il pas important?"

Le gain, donné en dBi d'une antenne d'emission n'est rien de plus qu'un rapport de puissance par rapport à l'antenne simple.
La directivité de l'antenne n'intervient pas directement dans le TOS.
Une simple antenne bien accordée avec un TOS de 1 et une antenne directionnelle de 15dBi au TOS de 1 rayonnent toutes deux 100 watts et rien de plus.

Par exemple, quand je considère une bougie, elle rayonne une cadella dans toutes les direction, si je place un reflecteur et une optique, je peux éclairer un point précis avec un luminosité 10 fois celle de la bougie nue.
Je suis d'accord pour parler de gain dans ce cas, mais cela ne change rien à la puissance emise par la bougie. J'ai bien compris, je travaille chez un revendeur CB (entre autres) et je dissocie TOS et Gain.

[inviteb14fba03]

Ok ok.
Ce sont dans l'ensemble des choses qui ont déjà été dites donc point final...
Dommage que tu n'ais pas daigné lire ma dernière remarque...

[f6bes]

Bjr,
Le gain d'une antenne se compare à une
référence.En l'occurence il existe deux
références:l'antenne isotropique qui est
une antenne qui rayonnerait dans toutes
les directions.
Il y a ensuite comme référence: l'antenne
dipôle (qui a un gain de 2.15 db par rapport
à l'isotropique).Mais le dipole ne rayonne
pas de façon "identique" DANS TOUTES LES DIRECTIONS.
Donc si l'on prend comme référence le DIPOLE.
On ne peux donc parler de "Gain" si on compare
dipole/dipole.
Si le dipole résonne sur la fréquence du
générateur (et si les liaisons sont adaptées)
il n'y a pas de TOS.
Si le générateur envoie une fréquence qui
d iffére de plus en plus (en + ou en -) de
la fréquence du dipole,le TOS va aller en
augmentant au fur et à mesure de la variaton
de fréquence.
Le gain s'applique aussi bien à une antenne de
réception qu'à une antenne d'émission.
Une antenne d'émission avec un gain de 10 db
mutiplie la puissance rayonnée par 10.
Les antennes à gain sont des antennes directives.
Pour avoir du gain, il n'y pas de secretn évite
de rayonner de la puissance dans des directions
inutiles.Plus on concentre , plus l'on a de gain.
Pour ce qui est de l'isolateur (ou circulateur)
ferrite,sa fabrication dépend de plusieurs paramétres,:
la fréquence d'utilisation, la puissance envisagée ....
Il n'est pas envisagable de contruire siut meme
cet appareil d'autant que vous parlez de GUIDE d('ONDE
ce qui implique des fréquences de plusieurs gigahertzs
Cordialement

[monnoliv]

Le gain s'applique aussi bien à une antenne de
réception qu'à une antenne d'émission.
Une antenne d'émission avec un gain de 10 db
mutiplie la puissance rayonnée par 10.
Les antennes à gain sont des antennes directives.
Pour avoir du gain, il n'y pas de secret, on évite
de rayonner de la puissance dans des directions
inutiles.Plus on concentre , plus l'on a de gain.

Exact, c'est en ce sens qu'on peut dire qu'une antenne a un gain en amplitude (pas en dB) supérieur à 1.
C'est là que tu te trompes curieuxdenature, non pas dans la compréhension du phénomène, mais plutôt dans la définition commune du gain d'une antenne. C'est réellement parce que celle-ci est directive que le gain est supérieur à 1 (en amplitude). On ne crée pas de puissance, on "récupère" celle qui aurait été rayonnée dans une direction inintéressante. Voir par exemple les pylonnes-antennes de GSM.

[curieuxdenature]

Salut à tous,
j'avais bien compris ce point, et selon la question initiale posée par Floris, je maintiens que le TOS est mesuré sans rapport avec ce fait. Pour moi, le "gain" de l'antenne dépend de sa construction, le TOS ne dépend que de sa bonne adaptation avec l'étage emetteur. La correction du TOS se fait par l'ajout d'une self dans le pied de l'antenne et par son réglage pour en faire varier l'impédance (par exemple).

Par ex. quelque soit l'antenne, simple dipole, ou antenne Yagi de gain 15dBi (on parle bien de dB isotrope !) la mesure du TOS se fait avec le même appareil de mesure qui ne fait que refleter le taux des ondes qui reviennent vers l'étage emetteur et qui risquent de le faire griller.
http://www.xaviervl.com/Antenne/Antenne-Yagi/

Et je viens même de m'apercevoir qu'une partie de la question n'est pas juste:

Plus le gain d'un dipole est élevé, plus le taux d'onde stationaire n'est t'il pas important?

C'est l'inverse, car plus le TOS est élevé, plus le gain est faible.
Un TOS de 1 indique un gain maxi.
Un TOS de 9 et l'étage de sortie est satélisé par les 80% de la puissance reflechie vers lui.

Avec toutes nos réponses on a tous apprit quelque chose, c'est le principal.

[Floris]

Bonjour, merci à touts pour vos explications.
Ainsi, si je comprend bien, si je dispause d'un générateur de 50W et que mon gain est de 2 alors ma puissance rayoner sera d'environ 100W sur un angle donné non? Ainsi si je comprend bien, on ne créé donc pas de la puissance, on peut en perdre si le gain est inférieur à 1. Si le gain de mon antenne d'émission dépasse 1db, cela veux dire qu'elle en rayone pas dans toutes les direction. Fais-je erreur?

Aussi, pour calculer le gain d'une antenne d'émission ou même d'un amplificateur RF, esque je peut utiliser la relation suivante: 10Log (Ps/Pe)
Ou Ps est la puissance de sortie, et Pe la puissance d'entrée.

Merci encore pour vos explications.
Bien amicalement à tous.
Floris

[f6bes]

Bjr Floris,
Si il y a 50 watts et que la puissance rayonnée apparente (P.A.R)
est de 100 watts , le gain n'est pas de 2 mais de 3 db.
Les lois de variation ,içi, ne sont pas LINEAIRE, mais logarthimique.
Chaque fois que la puissance rayonnée (ou reçu) double ,le gain
est de 3 db.
Je crois qu'il a confusion qq part dans ta démarche.
Faut savoir ce que dans TON ESPRIT tu appelles puissance "entrée" et
puisance "sortie".
Si l'on appelle puissance "entrée", la puissance que l'on envoie
à l'antenne, et puisance "sortie" la puissance que rayonne l'antenne,
cela s'appelle le RENDEMENT de l'antenne.
Cela n'a rien à voir avec le GAIN des antennes.
Le rendement d'une antenne est TOUJOURS inférieur à l'unité.

Exemple imagé du gain des antennes.
Soi une antenne qui rayonne sur 360 degrés à qui l'on
applique une puisance de 360 watts .L'on peut
dire trés simplistement que l'antenne rayonne 1 watt par degré.
Si par construction de l'antenne l'on n'arrose plus que 180 degrés,
la puisasnce (qui est toujours de 360 watts) se retrouve "concentrée"
et le champ rayonné passe à 360/180= 2 watts par degré.
L'on vient de doubler la puissance dans une direction donnée.
Plus l'on va "resserrer" l'angle de rayonnement ,plus le champ
rayonné va augmenter dans une direction priviliégée.
Si l'on passe avec un angle de 1 degré toute la puissance
se retrouve dans cet angle.
Cordialement