Etude de champs électromagnétiques

[invite77897a0e]

Bonjour,

Je suis stagiaire et je dois mener une étude RF. J'ai réalisé des tests avec différents appareils (Analyseurs de spectre R&S, antenne, générateur de signal, champmètre)
J'ai réalisé des tests en intérieur et en extérieur. Dans les deux cas j'ai un soucis concernant la valeur théorique que je devrais récupérer, et les valeurs mesurées car 2 analyseurs et le champmètre.
Vous avez en pièces jointes une capture d'écran de mon petit tableau Excel (que je n'arrive pas à insérer)

Concernant les valeurs théoriques, partant de dBµV et voulant des dBµV, j'ai fait ce calcul là:
puiss injectée - pertes + FA - PEL - FA - pertes.

Pour les Pertes en Espace Libre, j'ai fait 32.45+20LOG(MHz)+20LOG(km)

Pourriez vous m'indiquer où je me suis trompé ? Car un écart de 15/20 dBµV me semble beaucoup.

Cordialement,

Matthieu
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Les mesures du champ d’une antenne à 1 ou 3 m de distance sont toujours suspectes. Ce serait-ce parce que les termes du champ de l’antenne qui ne varient pas comme 1/r mais comme 1/r² ne sont pas négligeables.

Je ne connais pas les dBµV. C’est quoi ? Le résultat de calculer le champ en V/m et calculer le 20log en utilisant 1 µV/m comme référence ?

Mais ce qui m’inquiète le plus ce sont les logarithmes de valeurs avec des dimensions (ici le logarithme de MHz et de km). Personne ne sait calculer le logarithme d’un km pas plus que celui d’un litre.
D’où sort cette formule ?

Dans quel type de société il s’agit ?
Que pense votre encadreur de vos résultats ?
Au revoir.

[Patrick_91]

Bonjour,

Le dBµV correspond à 10.log(V²/Vref²)
V = Tension mesurée sur Z
Vref= tension de référence = 1µV sur la même Z

Classique en mesure de niveau télécom , sur 75 Ohms, ou 50 Ohms ou encore 600 Ohms ..
le dBµV est donc un nombre sans dimension certes mais il représente une valeur absolue de tension.
Mme chose avec le dBm , puissance relative au mW ... je préfère ..

Pour le reste la formule ne peut rester la même en champs proche et lointain ..
A PLUS

[invite6dffde4c]

Re.
Moi aussi je préfère les dBm.
Mais ici, ce n’est pas une ligne avec une impédance connue et des volts, mais du champ électrique d’une onde et des V/m.
Si on voulait prendre comme référence un champ de 1 µV/m, il aurait été plus logique (et confus) d’écrire dB[µV/m].

Je me demande comment est le dispositif expérimental des mesures faites.
Mais j’ai peur.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[gwgidaz]

Bonjour,

@LPFR :

Concernant les log d'une grandeur physique, dans ce genre de calcul, on trouve couramment cette notation, qui n'est pas correcte.
Pour log( MHz) , Il faut sous entendre log ( F (en MHz) / 1 MHz ) où F , exprimée en MHz, est donc sans dimension.
C'est hélas une notation courante dans le "métier"......

@mgil:

Vos pertes en espace libre sont supérieures de 5 ou 6 dB à celles entre deux antennes isotropes. Vous avez les pertes entre deux dipôles. Donc il faut que vos gains d'antenne soient exprimés par rapport au dipôle . Est-ce le cas?

Vous ne dites rien sur vos mesures , je ne sais pas ce que signifient PEL et FA. Il faudrait plus de détails concernant ce tableau ...On voit mal les pertes des câbles, on voit des µV /m et des µV , etc.....

Notamment, si vous faites la mesure à 1 m, à ces fréquences, vous êtes certes dans la zone ou l'impédance d'onde E/H est respectée, mais quelles sont vos antennes? S'l y a du gain, vous n'étes pas forcément dans la zone de Fraunhofer en 1/R2

"un écart de 15/20 dBµV me semble beaucoup" : phrase incorrecte . L'écart est en dB ...

Le coefficient 32:45 , signifie-t-il 32,45 ?

Mieux vaudrait nous donner une seule mesure, à une fréquence, avec : pertes cables ( dB/100m) , longueur du câble E , longueur du câble R, gain antennes E et R( iso ou dipôle?) , distance entre antennes, puissance injectée en dBm, puissance reçue en dBm ( sinon préciser si les dBµV sont en fem ( géné de thévenin) ou si c'est la tension sur la charge ( 50 ohms)car ça fait des erreurs de 6dB...

[Patrick_91]

Hello,

FA = facteur d'antenne (dB/m)..... c'est l'inverse de Hauteur d'antenne Heff ( dB.m )
Heff (dB) = -FA (dB) ou Heff = 1/FA

Pour la définition du FA :

Pour ce qui est de l'utilisation des dBµV , a l'émission au cul de l'antenne et à la réception au même endroit sur l'antenne de réception (50 Ohms ou 75 Ohms les deux) pas de problème, en revanche par rapport a l'atténuation d'espace , je ne sais plus quelle est l'impédance à prendre en compte (376 Ohms ?) il me semble que c'est incohérent d'ajouter des dBµV ou retrancher des dBµV aux dBµV/m .
Il faut refaire ces calculs en puissance ou ratio de puissance ou dB ou encore dBm ...

A plus

[gwgidaz]

Bonjour,

Oui, il y a des incohérences.
En principe, les pertes en espace libre sont données soit entre antennes isotropes, soit entre dipôles demi-onde.
Entre deux antennes isotropes, c'est par exemple PEL = 22dB + 20 log (D/lambda)
Mais alors , il ne faut pas introduire le facteur d'antenne, qui est déjà pris en compte dans ces formules.
Ni besoin de considérer l'impédance d'onde de 376 ohms...

Je suis surpris des faibles pertes d câble coaxial ( 0,4 ou 0,8 dB)
Si il y a un champ-mêtre qui mesure directement le champ, alors pourquoi introduire un facteur d'antenne en réception?

Je suis d'accord que le mieux pour ne pas faire d'erreur, c'est de tout convertir en puissance :

exemple :
générateur 126 dBµV fem
soit v= 120 dBµV sur cable 50 ohms
soit 1 volt , donc 20 mW donc 13 dBm
si perte cable E = 0,5 dB
P appliquée sur antenne = 12,5 dBm
si on a un dipôle ( gain iso 2dB)*: PIRE = 14,5 dBm
PEL = 22 dB + 20 log(D/lambda)
pour D = 1 m et F = 1 GHz*:
PEL = 32,5 dB
reçu sur une antenne iso*: 14,5 dBm – 32,5 dB = -18 dBm
sur un dipôle de gain 2 dB iso*: -16 dBm
Si perte cable réception = 1 dB ,
reçu sur un analyseur scalaire*: -17 dBm

[Patrick_91]

bonjour,

A 1 GHz il ne fait pratiquement pas de sens de partir avec des dBµV fem sur 50 Ohms .. on part du principe de l'adaptation la meilleure qui soit.
En raisonnant puissance uniquement on trouve la même chose :
à partir de la formule :




sans oublier de multiplier les gains par les pertes : Pt et Pr et en prenant 10 log (Pr/Pt) on trouve -16,5 dB c'est tout bon .

Juste une remarque le ratio R/lambda est de 3,33 ce qui est un peu faible pour être franchement en champs lointain il faudrait au moins 10 soit calculer à trois mètres et ce pour mieux coller à la réalité bien sur.

Je vais essayer de transformer la formule en passant par les AF , a mon avis cela doit être plus précis (si on a la valeur des AF des antennes) car cela introduit les imperfections (pertes) des antennes elles mêmes et non pas seulement les pertes dans les câbles.

A +

[invite77897a0e]

Il est vrai que je n'ai pas pris le temps d'expliquer clairement mon soucis donc je vais reformuler et expliquer mon problème pour une fréquence donnée.
(Pour répondre à LPFR, je réalise mon stage au centre spatial guyanais)

Donc: mon dispositif: un générateur de signal relié par un câble de 1,5 mètres à une antenne directionnelle (Horn Antenna).
De l'autre côté, j'ai une antenne omnidirectionnelle (Electro Metrics EM-6853) avec un câble de 3 mètres relié à un analyseur de spectre rohde & schwarz.

Concernant l'émission du signal, je génère 20dBm (ou 127 dBµV). J'ai calculé les pertes du câble en reliant le générateur, un câble "étalon" et mon analyseur, puis même mesure avec le câble à caractériser pour observer la différence.

Concernant le facteur d'antenne, j'ai récupéré la documentation de celle-ci et pris la valeur en dB/m correspondant à la fréquence visée.

Pour les Pertes en Espace Libre, j'ai cherché sur internet une formule et j'ai trouvé celle dont j'ai parlé: 32.45+20*LOG(distance[km])+20*LOG(fréquence[MHz]).

De même pour l'autre antenne j'ai récupéré le FA en dB/m et même chose pour le câble de 3 mètres cette fois. En bout se trouve mon analyseur.

Ainsi, pour une fréquence de 3000MHZ et une distance de 3 mètres j'ai les résultats suivants:

Puissance injectée: 127 dBµV (soit 20dBm)
Pertes câble: 0.6 dB
Facteur d'antenne émettrice: 30.85 dB/m
Pertes en espace Libre: 32.45+20*LOG(0.003)+20*LOG(300 0) = 51.53 dB
Facteur d'antenne réceptrice: 40.89 dB/m
Pertes câble: 1.7 dB

L'avantage de ces unités (il me semble) est qu'on peut les additionner ou les soustraire plus facilement que 20log(**)+etc...

Donc pour moi, 127 - 0.6 + 30.85 - 51.53 - 40.89 - 1.7 = 61.13 dBµV (soit dBm = 61.13-107 = -45.83 dBm?)
dBµV => dBµV => dBµV/m => dBµV/m => dBµV => dBµV

(Lorsque l'on ajoute un facteur d'antenne a des dBµV cela devient des dBµV/m. Donc pour passer des dBµV/m aux dBµV, il suffit d'enlever l'autre facteur d'antenne car la valeur lue par mon analyseur est en dBµV)

En espérant avoir été plus clair,

Matthieu

[gwgidaz]

Bonjour,

La formule de propagation en espace libre que vous utilisez est fausse.

Et même si elle était juste, cette formule concerne l'atténuation entre deux antennes isotropes.

Je pense qu'il faut faire très attention en maniant les facteurs d'antenne , notamment voir si la tension en dBµV est la source du générateur de Thévenin, ou bien la tension présente sur votre charge ( donc 6dB de moins...)

Pour ces raisons, il est préférable , comme déjà dit, de considérer les puissances.

Une formule donnant l'atténuation en espace libre ( toujours entre antennes isotropes) est; je vous rappelle :

A = 22dB + 20 log ( D /lambda)



Bien sur, il vous faudra alors convertir les facteurs d'antennes que vous avez en gain /iso
et tout deviendra facile .....

[invite77897a0e]

Je viens de réaliser quelques calculs en comparant votre formule et la mienne (pour les PEL).

La différence est vraiment faible:

2GHz à 3 mètres: 22+20log(3/(300/2000)) = 48.02
32.45+20log(0.003)+20log(2000) = 48.01

3GHz à 3 mètres: 22+20log(3/(300/3000)) = 51.54
32.45+20log(0.003)+20log(3000) = 51.53

Les deux formules semblent correctes pour calculer les pertes en espace libre sauf erreur de ma part.

Le fait que j'utilise une antenne directionnelle pour émettre et une omnidirectionnelle pour la réception fausserait mes calculs?

[Gwinver]

Bonsoir.

Je confirme que la formule

32.45+20*LOG(distance[km])+20*LOG(fréquence[MHz]).

est bonne.

C'est la "transcription" du facteur multiplicateur de la formule de l'équation des télécommunication qui a été donnée.

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Curieusement, dans certaines applications les calculs de champs se font usuellement en dB/V ou dB/µV ou V/m (mesures de champ pour les études de couverture, ou spécification de niveau RF pour couverture en téléphonie mobile), même si ce n'est pas le plus naturel, il vaut effectivement mieux raisonner en dBm ou autre formes de puissance.

[invite77897a0e]

Le but de mon projet est de veiller à la santé des personnes pour éviter une surexpositions aux champs électromagnétiques.

Les seuils que l'ont m'a donné sont en V/m donc dans mon programme j'utilise les dBµV/m (dBµV/m = 20log(V/m)+120)

C'est pour cela que j'utilise ces unités.

Petite question: dans les calculs de bilan de liaison, je vois qu'il faut ajouter la sensibilité du récepteur. Est ce que un analyseur de spectre à une sensibilité? Ou est ce la sensibilité de l'antenne (autre que le gain et FA mais dans ce cas pourquoi ne pas l'utiliser pour l'antenne émettrice?)

[Patrick_91]

Bonsoir,

Oui un analyseur de spectre a bien sur une sensibilité, certes ,c'est un récepteur, un peu pourri car celui ci est optimisé pour la linéarité c'est a dire pour la production la plus faible possible de produits d'intermodulation et harmoniques. C'est pour cela que certains d'entre eux possèdent un ampli faible bruit (LNA) en tête de mélangeur. En général on définit la sensibilité par un niveau de signal donnant un rapport signal sur bruit minimum. (par exemple 6 dB)
le rapport signal sur bruit se heurte au bruit de fond thermique qui vaut : K.T.B
K = constante de Boltzmann, elle vaut : 1,38064852 × 10-23 m2 kg s-2 K-1
T = La température en degrés Kelvin
B= la bande passante équivalente de bruit en Hz
On exprime le bruit habituellement W/Hz ou dBm/Hz ou en W dans une bande équivalente de bruit de 10 kHz par exemple ..


En télécoms on utilise des LNA en tête de réception avec des facteurs de bruit les plus faibles possibles .. le rapport signal bruit pour déterminer la sensibilité d'un récepteur est de nos jours souvent remplacé par une mesure de Bit Error rate (BER) , on donnera par exemple :
Sensibilité: 3 µV pour un BER de 10^-7 par exemple pour les systèmes numériques.

L'antenne n'a pas de sensibilité, principalement elle a un gain/iso et un rendement qui conditionne la performance d'une chaine de réception.



A plus

[gwgidaz]

bonjour,

Le bilan de liaison qui fait intervenir la sensibilité du récepteur, c'est autre chose.
pour l'instant, ce que vous calculez, c'est soit un champ, soit un niveau reçu par une antenne réception.
Un récpteur demande que le signal ait un niveau minimum pour être exploitable, que l'on nomme "sensibilité" . Par exemple, si le récepteur possède une sensibilité de -100 dBm; et s'il reçoit un signal de -80 dBm, il y aura une marge de 20 dB , le récepteur recevra correctement. En numérique, on définit le taux d'erreurs en fonction de cette marge.


Si vous voulez calculer un champ, il y a aussi une autre formule.

Si une antenne rayonne une PIRE ( puissance isotrope rayonnée equivalente) égale à P ( en watts) ,
- a une distance D ( en mètres) , on a un champ E ( en V/m) ,

le tout est relié par la formule : 30 P = (ED) carré

exemple : vous appliquez à votre antenne émettrice une tension de 126 dbµV ( 132 dBµV fem) , ce qui fait 2 volts sur 50 ohms . Cela correspond à une puissance appliquée P = Vcarré / R = 0,08 W
Si votre antenne a un gain de 6 dB iso, cela fait une PIRE de 0,32 W
D'après la formule ci-dessus, vous aurez à 1 mètre un champ de 3,1 V/m.


Vous avez posé une question au sujet de a distance nécessaire entre antennes : Si l'antenne a du gain ( je crois qu'il y a un horn dans votre manip) , la distance minimum à laquelle il faut se placer est la distance de Fraunhofer. S'il y a beaucoup de gain, cette distance peut-être bien plus grande que 1 mètre . Pour un cornet, par exemple, il faut se placer en un point M , tel que les distances entre M et les différents points de l'embouchure diffèrent de moins de lambda/4.

Mais ce n'est pas cela qui à mon avis provoque cet écart entre votre théorie et vos mesures. Je pense plutôt qu'il y a un problème dans l'utilisation des dBµV, et du facteur d'antenne, comme je l'ai déjà suggéré....

[Gwinver]

Bonsoir.

Je suis stagiaire et je dois mener une étude RF. J'ai réalisé des tests avec différents appareils (Analyseurs de spectre R&S, antenne, générateur de signal, champmètre)
J'ai réalisé des tests en intérieur et en extérieur. Dans les deux cas j'ai un soucis concernant la valeur théorique que je devrais récupérer, et les valeurs mesurées car 2 analyseurs et le champmètre.

Pour ce genre de mesure, il y a des précautions à prendre pour obtenir un résultat exploitable.
En principe, l'antenne de mesure doit être une antenne omnidirectionnelle, il en existe des modèles sépciaux adaptés à cet usage. Le but est de mesure le champ en un point donné par la somme de toutes les contributions de tous les chemins possibles.
Il faut aussi, si possible, faire plusieurs mesures en décalant un peu le point de mesure entre chaque mesure, afin, là encore de s'affranchir des variations locales résultant des variations de propagation. C'est encore plus vrai en intérieur.
Je vous encourage à visiter le site web de l'ANFR http://www.anfr.fr/fr/accueil/.
Il y a un zone dédiée aux mesures de champ de téléphonie mobile (Cartoradio) et on peut aussi trouver les documents indiquant les méthodes de mesures ainsi que les précautions à prendre. Tout ceci devrait être très utile pour cette étude.

[invite77897a0e]

Merci à vous deux pour ces informations. Je vais essayer de retravailler sur ma formule demain. Toutefois je n'ai pas le gain de l'antenne. Est-ce qu'il se calcule avec le FA et sa fréquence associée? Si oui, est-il possible d'avoir un gain négatif ?

Je reviendrai vers vous si j'ai encore des soucis, en espérant ne pas avoir à le faire.

Cordialement,

[Patrick_91]

Bonjour,

oui j'ai mis les formules habituellement utilisées FA en fonction du Gain et Gain en fonction de FA poste 6 ...
Justement je suis en train de vérifier les différentes équations en utilisant FA au lieu de gain et vice versa ...

A plus

[Patrick_91]

Bonjour

Si oui, est-il possible d'avoir un gain négatif ?

Non pas négatif en dB , le gain est une histoire d'angles solides et celui ci ne peut être supérieur a 4.pi sr , l'antenne iso a un gain de 1 , donc 0 dB.
Ceci ne veut pas dire qu"il n'y ait pas de pertes.

A plus

[gwgidaz]

Bonjour,

Je suis tout à fait d'accord avec les formules de conversion de Patrik91.

Il y a une autre forme équivalente assez commode, de la même formule:

Gain iso ( en dB) = 19,8 dB - FA - 20 log (lambda)

Avec FA en db égal à 20 log ( E/V)
Avec lambda exprimé en mètres

Mais attention, dans la littérature, certains considèrent FA comme le rapport E/ V avec V source de tension du générateur de Thévenin , donc V fait alors 6 dB de plus.( ce n'est pas le cas des formules plus haut)
Par ailleurs, on connaît plus souvent le gain d'une antenne plutôt que son FA. Notamment, les dipôles demi-onde ont un gain iso égal à 2,15 dB . En mettant deux dipôles dans la manip, on peut ainsi vérifier celle-ci.

Pour ces raisons, je trouve préférable de considérer les gains et les puissances plutôt que les FA....

[Patrick_91]

Bonjour,

j'ai écrit dans le poste 19 juste au dessus de celui de gwgidaz :

Bonjour

Si oui, est-il possible d'avoir un gain négatif ?

Non pas négatif en dB , le gain est une histoire d'angles solides et celui ci ne peut être supérieur a 4.pi sr , l'antenne iso a un gain de 1 , donc 0 dB.
Ceci ne veut pas dire qu"il n'y ait pas de pertes.

A plus

Jr trouvais mon explication valable et logique mais , il y a un an j'ai donné à un client , qui me demandait la spécification en Heff (Hauteur efficace) et gain d'une antenne spécifiée uniquement par son Facteur d'antenne FA !

Force est de constater que les formules évoquées plus haut n'ont aucun problème pour sortir un gain négatif , il suffit sous excel de donner la liste des FA
et lambda à la formule pour s'en convaincre !!!

Dont acte !! quid de la signification de celà ? s’agissant d’antennes extrêmement large bande , le calcul du gain comprends-il ? des pertes ? l'antenne en question est une sorte de discone dont les dimensions sont tres insuffisantes en bas de bande , cela se voit sur le graphe bien sur ...
C'est une antenne utilisée pour la réception ...

Quelqu'un a une idée ?

A plus

[gwgidaz]

Bonjour

@Patrick_91

Effectivement, si on considère une antenne "adapté", c'est à dire attaquée par son impédance complexe conjuguée, l'énergie absorbée devrait forcément être rayonnée.

Je vois deux cas de figure où on peut avoir un gai négatif en dB:

- si on n'adapte pas. Une antenne "large bande" attaquée par une impédance fixe n'est pas toujours adaptée, et une partie non négligeable de la puissance est réfléchie....

- les antennes de petites dimensions. La puissance dissipée dans les pertes ohmiques ( ou diélectriques) peut être supérieure à la puissance absorbée dans la résistance de rayonnement. C'est le cas des antennes de ces nouveaux objets numériques, comme les télécommandes de portières de voiture, les wifi, les RFID, etc...le fabricant cherche à réduire au maximum les dimensions, qui deviennent extrèmement petites par rapport à lambda. Cela se traduit par des résistances de rayonnement de l'ordre de l'ohm, et donc souvent plus faibles que les pertes dissipatives.

[Gwinver]

Bonjour.

Je suis un peu perdu dans cette discussion entre facteur d'antenne et gain.

Le gain, à priori n'a aucune raison de ne pas être négatif. Il est défini par rapport à une antenne théorique isotrope dont la surface équivalente est fonction de la longueur d'onde ( L²/(4 Pi) ). Une antenne de dimension inférieure à cette surface aurait donc un gain négatif.

Par contre, je crains un peu de confusion sur le facteur d'antenne, que j'avoue ne jamais avoir à utiliser. Il semble être considéré parfois comme le gain et parfois comme le facteur de conversion entre champ reçu et tension délivrée. Dans ce deuxième cas, une valeur négative ne me semble pas impossible, car tout est fonction de la valeur de la charge.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Le gain d’une antenne est celui dans la meilleure direction. Donc, il ne peut pas être inférieur à 1, car il est le rapport entre la puissance surfacique dans cette direction et celle d’une antenne isotrope qui émettrait (et non qui serait alimentée) la même puissance totale que l’antenne en question.

Par contre, le gain dans une « mauvaise direction » peut être très faible et même nul. Et dans ce cas, il est bien négatif en dB.

Je ne sais pas ce qu’est le « facteur d’antenne ». Et je n’ai pas trouvé sa définition dans Google.
Au revoir.

[Gwinver]

Bonjour.

Tout dépend de la façon dont le gain est exprimé. S'il s'agit de prendre en référence le signal reçu par une antenne isotrope ce gain peut être négatif.
La surface équivalente d'une antenne isotrope est L²/(4 Pi ). Une antenne de surface inférieure à cette valeur reçoit un niveau inférieur, et le gain est donc inférieur à 1.

Par contre, effectivement, en émission on pourrait imaginer qu'une antenne arrive à tout rayonner quelles que soient ses dimensions.
Mais, je m'interroge sur la signification physique car il est toujours dit que le gain d'une antenne en émission et en réception est le même.

[gwgidaz]

Bonjour,

@ LPFR :Le facteur d'antenne est un terme utilisé par le"métier" pour compliquer les problèmes.
En théorie, c'est l'inverse de la "hauteur efficace" ;
C'est donc le rapport entre le champ électrique au niveau de l'antenne , et la tension récupérée par cette antenne. FA = E/V
Oui mais voilà, certains considèrent que V est la force électromotrice ( générateur de Thevenin) et d'autres considèrent que c'est la tension fournie à la charge adaptée ( donc deux fois moins) .
Enfin certains prennent le log et disent FA = 20 log (E/V)
Bref, des sources d'erreurs . A mon humble avis, il vaut mieux oublier ça et parler de gain /iso , c'est bien plus simple !


Concernant le gain ,
Une antenne rayonne un maximum dans une certaine direction. ( l'antenne isotrope n'existe pas)
On peut remplacer ( par l'esprit) l'antenne par une antenne isotrope à laquelle on appliquerait une puissance telle qu'on ait le même champ que l'antenne de départ dans sa direction de rayonnement maximum .
C'est la PIRE ( puissance isotrope rayonnée équivalente) très utilisée dans les normes.

En principe, si une antenne rayonne toute la puissance qu'on lui applique, elle devrait avoir forcément du gain dans au moins une direction, puisque ce qui n'est pas rayonné dans une direction renforce le rayonnement dans la direction de rayonnement maximum....
Mais cela suppose que l'antenne est adaptée.
En théorie, on peut adapter n'importe que bout de fil ....Mais si le"bout de fil" est vraiment très petit devant lambda, sa résistance de rayonnement sera très petite.
C'est le cas par exemple d'une antenne incorporée dans une télécommande de portière de voiture, en 434 MHz. On a là une antenne boucle de dimension 2 ou 3 cm maximum. Sa résistance de rayonnement est de quelques ohms seulement. Cette résistance va être de l'ordre de grandeur de la résistance de pertes du circuit ( pertes ohmique, pertes dielectrique...) Ainsi, si la résistance de pertes est égale à la résistance de rayonnement, alors le rendement de cette antenne ne sera que 50 %. Pour les très petites antennes, on peut avoir un rendement de seulement 10% ! Le gain en dB sera donc négatif...
Ce phénomène n'apparaît pas pour les "vraies" antennes, dipoles demi-onde, etc...qui ont une résistance de pertes négligeable devant la résistance de rayonnement....

[gwgidaz]

Rebonjour,

Pour répondre à Gwinver,

Si une antenne est adaptée et n'a pas de pertes, alors sa surface équivalente est aussi grande que celle d'une antenne plus grande, même si l' antenne est une boucle petite.

Le problème est d'actualité , pour les téléphones portables. vous aurez remarqué que ces appareils n'ont plus d'antenne apparente.Vous verrez à l'intérieur des antennes ridiculement petite, bien plus petite qu'une quart d'onde.
Vu le coût de l'énergie RF disponible, il n'est pas question d'avoir un trop mauvais rendement . Avec de telles dimensions, en 900 MHz, la résistance de rayonnement est de l'ordre de quelques ohms.... Il faut donc réduire autant que possible la résistance de pertes . Ces pertes sont ohmique ou diélectriques. On réduit alors la self L de l'antenne , ce qui a l'avantage au passage de réduire le Q puisque c'est ZL /r . Mais alors on va avoir un C grand. Pour que la capa n'ait pas de pertes, on utilise une céramique à faible pertes.....Voilà pourquoi ces antennes ressemblent plus ou moins à un bloc de céramique avec des dessins dessus...

[Gwinver]

Bonjour.

Merci Gwidaz pour ces explications.

L'origine de mes interrogations est précisément les antennes utilisées sur les téléphones mobiles. Ce sont maintenant souvent des "pucks" en céramique de dimension très réduites par rapport à la longueur d'onde. Lorsque ce sont des éléments conducteurs, ils restent également petits devant la longueur d'onde. J'ai vu des résultats de mesures concluant à un gain de l'ordre de -10 dB (mais jamais trop sûr des conditions de mesures.

Je suis tout à fait d'accord pour dire que le problème ne se pose pas pour les antennes "normales".

Intuitivement, on pourrait donc dire:
En théorie une antenne de petite dimension est toujours adaptable à sa charge. Mais, les limitations physiques limitent le rendement possible de cette opération.

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.

[Gwinver]

Re bonjour.

Merci Gwidaz, et désolé, nos messages se sont croisés.

Si une antenne est adaptée et n'a pas de pertes, alors sa surface équivalente est aussi grande que celle d'une antenne plus grande, même si l' antenne est une boucle petite.

C'est ce point qui me perturbe un peu.

Je n'ai pas de mal à comprendre qu'un matériau diélectrique à fort Er puisse "concentrer" le champ un peu comme les barreaux de ferrites de "feu" nos radios grandes ondes. Mais j'ai du mal à l'imaginer pour de tels rapport de dimensions.

Les "pucks" céramiques ont une dimension de l'ordre de 1 à 2 cm, à 900 MHz, le ratio est élevé.
Les antennes GPS sur céramiques ont des dimensions de l'ordre de 2 cm de côté, mais pour une fréquence de 1.6 GHz.

[invite6dffde4c]

Re.
@gwgidaz:
De toute évidence nous n’avons pas les mêmes références. Je reconnais que les miennes sont classiques et probablement anciennes pour vous.
Mais le gain d’une antenne est défini par mes sources comme je vous l’ai dit.
Et l’antenne isotrope (qui n’existe pas) correspond à un rayonnement isotrope. Mais la définition ne tient pas compte de la puissance fournie à l’antenne (qui peut se perdre dans des résistances ohmiques) mais de la puissance rayonnée.

Je n’ai pas non plus l’habitude de travailler « en appliquant des formules », et encore moins des « formules d’ingénieur » (au sens péjoratif pour la formule, pas pour les ingénieurs) avec des valeurs numériques qui tiennent compte des dimensions absurdes. C’est la raison pour laquelle j’avais arrêté de participer.

Et comme je pense que nos points de vue sont irréconciliables, j’arrête ici (pour cette discussion).
A+