TIPE : Antennes radioélectriques

[inviteafa0b16d]

Bonjour à tous,

Dans le cadre d'expérimentations pour mon TIPE je voudrais établir le diagramme de rayonnement d'une antenne directive. Apparemment le faire en chambre anéchoïde coûte assez cher j'ai donc réfléchi à des moyens détournés pour y parvenir.

J'ai d'abord songé à des lieux déjà isolés comme des salles de radiologie.

Mon professeur encadrant m'a ensuite suggéré de construire une enceinte qui pourrait faire office de chambre anéchoïde. Je me suis renseigné sur les matériaux absorbants et j'ai retenu les enceintes de fours à micro-ondes, les mousses de polyuréthanes ainsi que l'aluminium.


J'aimerais avoir quelques avis sur la question avant de me lancer dans des démarches d'acquisition de matériel.

Merci.
Dr.Toto


Edit de la modération,
conformément aux nouvelles consignes de la section TPE/TIPE,
cette discussion a été déplacée dans un forum technique/scientifique pour disposer de réponses plus précises.
Le lien traceur sera supprimé un mois après la date d'édition de ce message.
L'équipe de modération
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[f6bes]

Bjr à toi et bienvenue sur FUTURA,
Qui dit antenne directive dit fréquence relativement élevée, sinon gare à l'emcombrement!
Donc quelle fréquence ?

Pas besoin de chambre anéchoïde etc... si tu cogites un instant !
Je suppose que tu l'apareil nécessaire à la RECEPTION de ta fréquence.
Donc tu le places à une certaine distance de ton antenne en vis à vis (pour commencer) du récepteur.
Tu mesure le champ reçu.
Tu fais pivoter ton antenne de 10 en 10° et tu releves le sindications de ton récepteur à chaque fois.
Lorsque t'auras fait 180° (arriere de l'antenne) tu auras fait le relevé de rayonnement de ton antanne.
Pas plus compliqué.
A+

[inviteafa0b16d]

Merci pour le message de bienvenue.

Pour l'onde il s'agit d'un signal WiFi donc une fréquence de 2.4 GHz.

Faire des mesures dans un volume non "absorbant" ne risque-t'il pas de fausser quelque peu les mesures du fait des phénomènes de réflexion et réfraction ?
J'ai pour intention de mesurer ma réception à l'aide d'une antenne externe reliée à mon oridnateur, via le logiciel InSSIDer.

Un diagramme de rayonnement est-il toujours symétrique ?
http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RAD...h/RM34h03.html : cette page personnelle montrant un diagramme clairement dissymétrique, auquel cas faire des mesures sur 360°.

Enfin, pensez vous qu'un diagramme de rayonnement vertical soit intéressant ? Histoire d'avoir une vague idée du champ rayonné dans l'espace.

Merci.
Dr.Toto

[f6bes]

Bjr à toi,
Faut effectivement faire cela en "champ libre" tout autour de l'antenne.
En théorie le rayonnement est symétrique si l'antenne et son alimentation sont PARFAITEMENT symétrique.
Or dans la plus part des cas ,l'antenne est alimentée par du coxail (élément NON symétrique). Il est donc nécessaire de "symétriser" , dans ce cas, l'alimenttaion de l'antenne (passage d'asymétrique à symétrique). C'est le role du balun d'adaptation.
Mais à 2.4 Ghz ,faire un symétriseur , ça n'a rien d'évident !!

Rien ne n'interdit de faire le relevé dans les deux polarisations.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Remoi,
Un exemple de symétriseur à 2.3 Ghz:
http://f5ad.free.fr/QSP_Antennes/ANT...2300_balun.jpg
Bien sur on peut aussi utiliser une "antenne directive asymétrique".
Dans ce cas plus besoin de balun. Suffit juste de respecter les impédances cable/antenne.

A+

[inviteafa0b16d]

D'accord donc pas besoin de créer une enceinte isolante pour effectuer mes mesures, juste une champ libre ?

[f6bes]

Bsr à toi,
QQ centaines de métres de rayon au mini, terrain plat.
En étude, polar verticale , attention aux reflections du au sol.
Donc antenne à plusieurs lambda au dessus du sol.
A+

[inviteafa0b16d]

Bonsoir,

Quelques centaines de mètres ? Il s'agit d'une antenne intérieure, je ne pense pas qu'elle émette aussi loin. Je crois même qu'une antenne WiFi n'émet plus au-delà de 50m, sauf antennes spéciales.

Sinon si tel est le cas, si je "bride" mon signal (par exemple 10% du signal "normal"), obtiendrais-je un diagramme similaire, ce diagramme n'étant pas fonction de la distance mais de l'orientation ?

Merci,
Dr.Toto

[f6bes]

Bonsoir,

Quelques centaines de mètres ? Il s'agit d'une antenne intérieure, je ne pense pas qu'elle émette aussi loin. Je crois même qu'une antenne WiFi n'émet plus au-delà de 50m, sauf antennes spéciales.

Sinon si tel est le cas, si je "bride" mon signal (par exemple 10% du signal "normal"), obtiendrais-je un diagramme similaire, ce diagramme n'étant pas fonction de la distance mais de l'orientation ?

Merci,
Dr.Toto

Bjr à toi,
Si tu fais cela en intérieur tu va avoir droit à des réflexions murales de meme la seule présence de l'opérateur fausse tout.
Une portée ne veut rien dire.
Tu as une puissance émise...reste à savoir ce qu'il y a en façe comme "récepteur".C'est AUSSI la sensibilité du récepteur et son antenne qui participe à la ...portée.
La portée indiquée sont des portées "utiles" pour un fonctionnement à 100% (et encore).
Avec 10mW tu peux trés bien faire 20m comme 10 kms.
Tout dépends des conditions de rayonnement et d'ENVIRONNEMENT.
Au rez de chaussée dans une cour fermée , tu vas jouer au billard contre les murs.
En haut d'une montagne tu feras ...x kms.

Tu peux effectivement baisser ton signal (atténuateur) sans que cela change le diagramme de rayonnement.
A+

[inviteafa0b16d]

Bonjour,

Si je créé une enceinte fermée dans laquelle je place mon antenne et mon récepteur afin de limiter les incidences de mon opérateur cela conviendrait-il ?

Merci.

[calculair]

Bonjour,

Le site de mesure doit être adapté à l'antenne que tu dois mesurer ( antenne directive ou omni directionnelle )

Tu dois te mefier des reflexions sur les obstacles divers et le sol

la distance de mesure doit epte assez grande pour que le faisceau soit formé.

A proximite de l'antenne d'emission, il y a superposition d'ondes à decroissantes plus ou moins rapide. Il faut une certaine distance pour n'avoir que le champ en 1/R²;

Pour 2,5 GHz, il faut plusieurs mètres, ce qui elimine une enceinte de petites dimensions, même munie de materiaux absorbants

[LPFR]

Bonjour.
Il ne faut surtout pas d'enceinte, à moins qu'elle soit anéchoïque, ce qui tient plutôt du rêve.
Il faut faire les mesures en plein air
Mais ça laisse toujours le problème des réflexions au sol. On pourrait essayer le de faire entre un bâtiment haut et le sol. Loin du bâtiment à 45°, par exemple. Ce n'est pas idéal, mais ça diminue l'amplitude des réflexions.
Au revoir.

[inviteafa0b16d]

@calculair : Il s'agit d'une antenne directionnelle intérieure : http://www4.fnac.com/mp3238694/Anten...directionnelle

Je vais essayer de trouver un trépied afin de pouvoir surélever mon antenne tout en conservant une bonne précision sur l'angle. Donc mesures en extérieure avec quelques mètres (2-3?) entre la source et le récepteur.


Merci à tous pour vos réponses ! Je vais pouvoir m'atteler à la partie la plus amusante, la partie expérimentale.

Je reviendrais surement vous demander d'autres avis/conseils.

Encore merci,
Dr.Toto

[calculair]

Bonjour

Votre antenne est specifiée avec un gain de 6 dB / a l'antenne isotrope. Vous devriez trouver une augmentation du champ dans un 1/4 espace


Je vous conseille de faire la mesure à au moins 10m


Le sol ne doit pas se trouver dans l'angle de rayonnement de l-antenne, soit environ dans un angle de PI radians, ce qui va vous poser des problèmes de geometrie.

La mesure precise me parait difficile, il faudra peut être trouver des solutions pour evaluer les echos.

Choisir un sol peu reflecteur, peut être une pelouse non tondue depuis quelques semaines....

[inviteafa0b16d]

Bonjour,

Les échos correspondent-ils aux signaux renvoyés par l'environnement vers le récepteur ?

Est-ce qu'il me serait possible de limiter le rayonnement verticale ? J'avais vu que les conditions climatiques jouaient sur le signal : est-ce qu'humidifier le terrain pourrait limiter les réflexions au niveau du sol ?
Ou "orienter" le champ afin d'en concentrer le rayonnement ?

Je pense me mettre à l'étage d'une maison et "viser" directement mon récepteur au fond d'un jardin.

Mon objectif dans un second temps est d'interposer des matériaux de constructions communs afin de déterminer leurs effets sur le diagramme de rayonnement (notre contexte d'étude étant le réseau WiFi domestique)

Merci

[LPFR]

Bonjour.
Les échos sont des réflexions du signal sur des obstacles. Comme ils arrivent avec un petit décalage, le récepteur ne fait pas de différence. Mais ils fausseront vos mesures. D'autant plus que, suivant le chemin parcouru par les signaux et la nature de la réflexion (et la polarisation des ondes), ils interfèrent, et cette interférence peut être aussi bien constructive que destructive.

Avec un gain de 6 dB, l'antenne n'est pas très directive. Le diagramme de rayonnement probablement pressente un zéro sur le plan de l'antenne et un maximum dans la direction perpendiculaire. Et la surface iso-machin doit être une sphère ("posée" sur le plat de l'antenne). Je ne pense pas que la mesure de ce diagramme apporte grand chose. Ça aurait un intérêt si l'antenne était très directive et était destinée à une liaison à distance entre deux antennes fixes.

Comme vous le dites, cette antenne est destinée à un usage domestique. Donc, ni le gain ni le digramme de rayonnement sont les plus important. Les murs, leur nature et leur position sont bien plus importantes. Le seul vrai avantage que l'on peut espérer avec ce type d'antenne n'est pas le gain, mais la possibilité de la mettre ailleurs que sur la face arrière de l'ordinateur.

Il est peut-être plus intéressant de mesurer l'atténuation au passage des murs et cloisons. Mais la mesure n'est pas plus simple. Vous ne pouvez pas prendre un morceau de mur et le placer devant l'antenne. Et déplacer l'antenne devant le mur change les conditions de mesure.
Au revoir.

[calculair]

Bonjour

Pour limiter les reflexions, il ne faut pas rendre le sol conducteur ...

Pour fixer les idées le 2 GHz est une frequence utilisée pour les radars.

Pour discriminer les reflexions il faudrait utilser des impulsions de courtes durées, mais cela necessite des appareillages compliquées.

Vous risquez d'avoir des aberrations dans les mesures, notamment quand la reflexion sera plus importante que l'onde directe emise dans un lobe secondaire de l'antenne.

Je pense qu'il serait prudent de faire des mesures dans des situations geometriques trés differentes, en changeant la distance de façon significative. Le diagramme d'antenne est toujours le même, les reflexions elles seront differentes.

En faisant la soustraction entre les 2 diagrammes on aura une idée de l'importance des reflexions

D1 et D2 sont les 2 diagrammes en principe identique
R et R' les reflexions qui doivent être tres differentes
a etant l'angle

D1 = D(a) + R(a)
D2 = D(a) + R'(a)

D2- D1 = R'(a) - R(a)

C'n'est peut être pas parfait, mais cela peut donner une idée.....

[inviteafa0b16d]

Bonsoir,

Pour limiter les reflexions, il ne faut pas rendre le sol conducteur ...

L'idée était d'absorber les ondes (suivant le principe du four à micro ondes)

Il est peut-être plus intéressant de mesurer l'atténuation au passage des murs et cloisons.

C'était notre idée première puis nous nous sommes dit qu'il pouvait être intéressant de constater l'effet qu'aurait pût avoir ces cloisons sur le diagramme de rayonnement.
Nous pensions obtenir des diagrammes plus orientés mais aussi plus atténués mais aussi "désorientés" du fait de la réfraction.

L'antenne n'a pas encore été achetée mais nous avons des financements très limités.

Quelles expériences pouvons nous raisonnablement faire ?

Nous avons bien sûr pensé à vérifier les données constructeurs (malgré le faible intérêt scientifique).

Peut-être pourrions nous malgré tout faire ces mesures et les comparées à la simulation obtenue sur MMANA ?


En ultime recours nous pourrions partir sur des ondes plus basses fréquences ... Nous aimerions éviter au maximum.

Merci

[LPFR]

Re.
Les parois d'un micro-onde n'absorbent pas les ondes. Au contraire, elles les réfléchissent. Si elles les absorbaient, la puissance serait perdue en chauffage des parois.
Vos simulations sur MMANA ne valent que si vous avez rentré les caractéristiques géométriques exactes de l'antenne. Vous les avez trouvées où?

Les mesures sur les antennes sont très compliqués pour toutes les raisons déjà évoquées. Et diminuer la fréquence ne simplifie rien. Franchement je ne sais pas quoi vous recommander.

La morale est qu'il aurait mieux valu vous renseigner avant de choisir le sujet.
A+

[inviteafa0b16d]

Merci pour vos réponses.

Nous allons quand même faire les mesures selon la méthode de calculair, malgré les interférences causées pas l'environnement : après tout, nous traitons de l'antenne réelle et nous avons pour objectif d'améliorer notre signal.
Faire des mesures avec des objets peut être tout aussi intéressant.

Je viendrais sûrement poster nos résultats.

Merci.
Dr Toto