Antennes les équipements de radiocommunication utilisés par laviation civile

Démontrer la diversité des antennes, partie 1: les défis

(Last Updated On: 28 janvier 2023)

Les antennes se présentent à l’étranger de la gamme de tailles, de styles et de configurations pour répondre à la fréquence, à la bande passante, à la directivité et à de nombreux autres objectifs; Les antennes Piga et Yagi sont des versions assez différentes mais largement utilisées.



À quelques exceptions hautement spécialisées, toutes les antennes en général – allant des minuscules dans les appareils portables à d’énormes conceptions de transmetteurs de diffusion – sont des extensions, des améliorations et des modifications de deux types de base. Ce sont le dipôle équilibré de la demi-longueur d’onde (également appelée antenne Hertz) sans référence au sol, et le monopole de quart d’onde de quart électriquement déséquilibré (antenne Marconi) positionnée à angle droit à un plan de sol (figure 1). [Remarque: le terme «aérien» est utilisé au Royaume-Uni et dans d’autres régions du monde pour «l’antenne», mais nous resterons avec la terminologie américaine-anglais.]

Il est important de noter qu’il n’existe pas une antenne générale «optimale» même dans une configuration donnée, car les besoins et les priorités de chaque application d’antenne diffèrent. Certes, pour la plupart des conceptions de circuits et de systèmes, vous voulez naturellement minimiser la taille, le poids et la puissance (swap) et le coût tout en maximisant d’autres facteurs tels que la vitesse / les performances et la fiabilité. Tout cela a du sens et est logique, dans la mesure où il peut être accompli avec les bons compromis.

C’est différent pour les antennes. Même dans une configuration générale définie, ce qui est «le meilleur» dépend des exigences uniques de la situation. Certaines applications ont besoin d’une bande passante plus large pour capturer ou transmettre des signaux à travers un large spectre; D’autres doivent avoir une bande passante étroite pour minimiser le bruit.

Peut-être que la conception nécessite une largeur de faisceau d’antenne très étroite pour se concentrer principalement sur un récepteur ciblé (pour les émetteurs) ou l’émetteur (lors de la réception) tandis qu’une autre conception pour la même fréquence centrale nécessite une bande passante plus large pour atteindre largement. Il y a un endroit et un besoin pour chaque ensemble d’attributs de performance même si les conceptions de base de l’antenne sont similaires. En bref, aucun type ou configuration d’antenne unique ne sert toutes les bandes et rôles nécessaires dans les systèmes modernes, avec un grand avion commercial comme cas illustratif (figure 2).

 

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Figure 2. Les avions modernes nécessitent un grand nombre et une large gamme de types d’antennes pour répondre aux diverses fonctions et bandes que ces antennes doivent prendre en charge. (Image: Boeing via Swling Post)

 

En utilisant les deux types d’antenne de base de Hertz Dipole et Marconi Monopole comme points de départ, les ingénieurs ont conçu d’innombrables variations adaptées aux besoins et aux priorités de l’application. La complexité est telle que ici n’est pas un moyen définitif unique de classer la généalogie des antennes, car leurs relations dépendent dans une large mesure de la perspective de quiconque dessinait cet arbre généalogique.

En d’autres termes, un diagramme fabriqué en ce qui concerne les principes de champ électromagnétique utilisés dans une antenne à fente est différent de celui qui se concentre plutôt sur la construction réelle via une antenne microruban mais en utilisant ce principe. L’arbre généalogique illustré à la figure 3 est une bonne représentation.

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Figure 3. This antenna “family tree” is just one way of categorizing the genealogy of antenna principles and configurations. (Image: Fayllar.org)


Ce ne sont pas seulement des systèmes tels que de grands avions qui ont besoin de capacités multibands, qui ne peuvent pas être rencontrées avec une seule antenne externe ou interne. Même un smartphone quelque peu daté comme la Galaxie Samsung (vers 2011) a dû prendre en charge différentes fréquences et modes via six antennes distinctes. Il y a aussi un avion de conduite inférieur (le plan de sol) comme un grand avion qui s’étend sur toute la longueur et la largeur du téléphone. (Figure 4). Bien sûr, le déploiement de la 5G – avec des fréquences allant de 600 MHz à MMWAVE – la connectivité ajoute au défi du support multibande.

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Fig 4: The 2011 Samsung Galaxy S embeds six distinct antennas, as follows: 1: 2.6 GHz WiMAX Tx/Rx Antenna; 2: 2.6 GHz WiMAX Antenna Rx Only (as a diversity antenna); 3: WiFi/Bluetooth Tx/Rx Antenna; 4: Cell/PCS CDMA/EVDO Tx/Rx Antenna; 5: Cell/PCS CDMA/EVDO Rx Only (as a diversity antenna); 6: GPS Antenna Rx Only. (Image: RAYmaps)

De nombreux appareils d’aujourd’hui tels que les smartphones ou l’Internet des objets (IoT) nécessitent une petite antenne qui s’inscrit complètement dans la petite enceinte et doit fonctionner sur plusieurs bandes. Dans d’autres cas, l’antenne est «à l’air libre» et offre donc au designer de nombreux degrés de liberté de conception.

Cette série en trois parties examinera deux antennes très différentes et largement utilisées: l’antenne Flanar Inverse-F ou PIFA (à ne pas confondre avec l’acronyme similaire, l’accéléromètre gyroscopique incorporé) et l’antenne Yagi-uda (souvent référée à simplement comme une antenne Yagi).

 

 

 

 

Glossaire de tous les sigles utiles, à conserver pour nos prochains épisodes :

 

HF 

High Frequency – Haute Fréquence

VHF

Very High Frequency – Très Haute fréquence

VOR           

VHF Omnidirectional Range – Relèvement magnétique omnidirectionnel très haute fréquence

DME

Distance Measuring Equipment – Équipement de mesure de la distance

ADF

Automatic Direction Finder – Radiogoniomètre automatique

RA

Radio Altimeter – Radioaltimètre

ELT

Emergency Locator Transmitter – Emetteur de localisation d’urgence

GNSS

Global Navigation Satellite System – Système de positionnement par satellites

ATC/TCAS

Air Traffic Control / Traffic Collision Avoidance System – Contrôle trafic aérien / système anti collision

SATCOM Bande Ku/Ka

Communication satellitaire en bandes Ku et Ka (passagers)

SATCOM Bande L

Communication satellitaire en bande L

GATELINK

Lien d’accès aux réseaux mobiles commerciaux terrestres

Direct Air to Ground

Liaison directe air-sol (passagers)

Localizer

Radiophare d’alignement de piste

Glide

Radiophare d’alignement de descente

MARKER

Radiobalises à émission verticale placées sur la trajectoire finale des avions

Lire aussi : Electronique : Une courte introduction sur les types de résistances

Sources: ANFR , EeWorldOnline



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