Etude de champs électromagnétiques

[gwgidaz]

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.

Bonjour,
@LPFR, je pense qu'il y a erreur sur le destinataire de votre message....

@GWinter ,
Je vous confirme que la réciprocité reste vraie, une antenne qu'elle soit en émission ou en réception , conserve le même gain. même petites.
Je sais que ce n'est pas du tout intuitif.
Mais pour tenter de rendre ça intuitif, comment se fait-il qu'un dipôle demi-onde capte l'énergie qui "passe" à un quart d'onde de lui ?
Ce n'est même pas une question de concentration dans la céramique, car on peut imaginer un condensateur à dielectrique air....
Imaginez deux circuits LC de coeff de surtension Q=100
Lorsque on les éloigne, il suffit que 1/100 du flux qui sort de la self du premier entre dans la self du second , pour avoir un transfert de 100% ( couplage critique) ....
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[Patrick_91]

Bonjour,

Je pense qu'il y a plein de façons de faire pour parvenir au résultat (évaluation du champs électrique distant) :
En voici une qui en principe est imparable elle utilise les log exclusivement:

Bonjour,

Je pense que la solution la plus simple est :


1/ Calcul de l’affaiblissement d’espace suivant la formule :

Aff= 20.log(4.pi.d/λ)

Avec :
λ = longueur d’onde en mètre
d = distance en m
Aff en dB

pour suivre il faut calculer le champs émis par l’installation :

2/ calcul de la tension appliquée à l’antenne :
Vt = Racine (Pt.Z)
Pt= puissance d’émission en W moins les pertes !
Z = Impédance d’antenne en Ohms

3/Exprimer Vt en dBV = 20.log Vt = dBV_0
dBV_0: Tension RF appliquée à l’antenne en dBV

Calculer le champ émis par l’installation :

E(dB) = AF + dBV_0 :
AF = Facteur d’antenne en dB/m
Calculer AF à partir de :




dBV_0= tension exprimée en dBV
Ga = gain de l’Antenne d’émission en dB
E(dB) : Champ électrique exprimé en dBV/m
λ = longueur d’onde en mètre


4/Calcul de l valeur du champ à la distance d (affaiblissement d’espace)

E(distant) = dBV_0 - Aff

dBV_0 en dBV.
Aff dB
E(distant) en dBV/m

C'est assez simple pour finir, on pourrait tout faire en dBµV en appliquant les facteurs correctifs nécessaires .

A plus

[gwgidaz]

Bonjour,

OK pour ce qu'écrit Patrick...A mon avis le problème de départ vient du fait que le facteur d'antenne est applicable en réception, il permet de calculer la tension fournie par l'antenne à sa charge , connaissant le champ électrique de l'onde qui arrive sur cette antenne. Mais je ne crois pas que l'inverse soit vrai. Le FA de l'antenne, en émission, ne peut servir qu'à calculer son gain iso .

Revenons sur le problème de départ, avec les données:

F= 3 GHz, donc lambda = 0,1m
D = 1m
niveau appliqué sur le cable émission = 127 dBµV ,
FA antenne émission = 30,85 dBm

Les pertes du cable sont 0,6 dB donc le niveau appliqué à l'antenne émission est 127 - 0,6 = 126,4 dBµV , soit encore 6,4 dBV soit encore 2,1 Volts.

La puissance fournie à l'antenne ( donc sur 50 ohms) est Pa = Vcarré/R = (2,1) carré / 50 = 0,088W

On a vu que le gain /iso d'une antenne est : G = 19,8 -FA -20 log( lambda)
soit ici pour l'antenne d'émission : 19,8 - 30,85 -20 log (0,1) = 9dB/iso soit un gain en puissance K = 8

PIRE = Pa x K = 0,088 x 8 = 0,70 W

On a la relation : 30 PIRE = (ED) carré
A une distance D = 1 mètre , on en déduit E= 4,58 V/m


Maintenant, on peut voir ce que ce champ donnerait sur l'antenne réception qui a un facteur FA = 40,89 dB:

4,58 V/m = 13,2 dBV/m = 133,2 dBµV/m

L'antenne réception fournit donc une tension 133,2 - FA = 133,2 - 40,89 = 92,3 dBµV
Comme le cable réception perd 1,7 dB on a finalement en bout de cable ( chargé par 50 ohms) : 92,3 - 1,7 = 90,6 dBµV .

Remarque : la formule 30 PIRE = (ED)carré se démontre facilement :
On calcule la surface sur laquelle la puissance se répartit à une distance D de la source S = 4 pi Dcarré
On calcule alors la densité de puissance sur cette surface: PIRE /S
Cette densité de puissance est égale au flux du vecteur de Pointing E vectoriel H , soit ici E.H
Comme E/H = 120 pi, on élimine H et on en déduit ma formule de départ...

[C2H5OH]

Bonjour
Une question, ce n est pas trop proche ,une distance de un mètre entre les antennes?

[gwgidaz]

Bonjour
Une question, ce n est pas trop proche ,une distance de un mètre entre les antennes?

La distance à laquelle il faut se placer pour faire des mesures sur une antenne dépend de deux critères :
Tout d'abord, il faut que le champ créé par l'antenne soit à la bonne impédance E/H = 377 ohms. Pour une bonne précision, une distance de lambda est largement suffisante....

Donc, dans l'exemple choisi, avec lambda = 10 cm, c'est vraiment proche....
Mais si nous avions un émetteur sur 10 MHz, il faudrait se placer à plusieurs dizaines de mètres.

L'autre critère , c'est l'antenne, et en particulier si elle a du gain....si ses dimensions dépassent lambda:
Si on se place très loin de l'antenne, certaines différences de phase sont requises entre les rayonnements des différentes parties de l'antenne. Si on se rapproche trop, ces différences de phase ne sont plus conservées*: on n'est plus dans "la zone de Fraunhofer"..
En gros, si L est la plus grande dimension de l'antenne, il faut se placer au moins à une distance D = (L carré) / (2 lambda,) et pour une bonne précision, mieux vaut prendre Lcarré /lambda.

Dans notre exemple, il semble qu'il y ait un cornet de gain 9 dB. Il doit donc avoir des dimensions de l'ordre de 20 cm .
La distance minimale serait donc D= 0,2 x0,2 / 0,1 = 0,4 m

La distance de 1 m est donc correcte pour F = 3GHz . ( ce serait limite pour 1 GHz....)

[Patrick_91]

Bonjour,

Oui OK pour la distance il vaut mieux connaitre le domaine de validité des formules.
Pour le reste j'ai vérifié en effet l'efficacité de la méthode de calcul du champ distant par 30 PIRE = (ED)² pas de problème, mais je coince
sur l'approche : VdB+FAdB+AFFdB = E . Quand je dis "je coince" c'est que ne parviens pas à trouver la faille ... mais elle est là ! en effet .

@gwgidaz merci pour ton éclairage avisé ... et tes explications bien sur ..

A plus

[gwgidaz]

Bonjour,

je coince
sur l'approche : VdB+FAdB+AFFdB = E . Quand je dis "je coince" c'est que ne parviens pas à trouver la faille ... mais elle est là ! en effet .


A plus

Bonjour,

Je n'ai pas l'habitude de me servir du "facteur d'antenne", mais j'ai l'impression que c'est un concept vicieux si on veut l'utiliser en émission.

En effet , si le FA est E/V ( E= champ autour de l'antenne et v = tension aux bornes de l'antenne) :
Alors supposons que je modifie mon antenne de départ , et que je baisse son gain.
En réception, pour le même E donné, j'ai v qui a diminué. Donc FA = E/v a augmenté.
En émission, pour le même v donné, le champ E émis a diminué. Donc FA = E/v a diminué....