antenne (suite)

Formes originales

À l’origine, plusieurs formes furent utilisées, dont certaines le sont encore. Elles dépendaient de la relation entre la longueur de l’antenne et la longueur d’onde λ ; pour une antenne unifilaire mise à la terre à une extrémité et isolée à l’autre, on a λ = v T = 4 l (v étant la vitesse de propagation, T la période et l la longueur de l’antenne) et l’on dit que l’antenne est du type quart-d’onde. Un autre facteur important est la capacité de l’antenne par rapport à la terre ; elle peut alors être considérée comme une armature d’un condensateur. On a ainsi connu les antennes en L renversé, en T, en V, en nappe (plusieurs fils en parallèle), en cage (variante de la précédente), en éventail, en parapluie, etc. Enfin, un autre facteur déterminant est la résistance de rayonnement, qui mesure la puissance rayonnée lorsqu’on multiplie la résistance apparente de l’antenne par le carré du courant qui y circule ; cette résistance est maximale lorsque l’antenne est excitée sur sa longueur d’onde propre. Tous ces facteurs dépendaient aussi de la réalisation de la prise de terre et de la fiabilité des isolateurs. Pour améliorer les prises de terre imparfaites, on monta souvent sous les antennes, au-dessus du sol, des antennes identiques, ou l’on enterra des grillages ou des plaques métalliques, dits « contrepoids », images des antennes normales.

Directivité

Les antennes peuvent être omnidirectionnelles, c’est-à-dire assurant un champ constant dans toutes les directions, ou directives, le champ étant au contraire focalisé dans des directions privilégiées. La première expérience d’ondes dirigées est due à Hertz (1888). Celui-ci avait disposé face à face deux miroirs métalliques cylindro-paraboliques, aux foyers desquels se trouvaient, d’une part, l’oscillateur et, d’autre part, un résonateur constitué par une boucle métallique présentant une coupure minuscule, réglable par vis micrométrique. On s’aperçut vite que toutes les antennes utilisées avaient des propriétés directionnelles.

D’une façon générale, le maximum de propagation a lieu dans un plan perpendiculaire à l’axe des antennes, propriété qui conduisit rapidement à une floraison de types différents. En 1898, André Blondel (1863-1938) proposa l’utilisation de deux antennes verticales quart-d’onde, séparées d’une demi-longueur d’onde, Par la suite, le même système fut développé avec plusieurs antennes excitées par des oscillations de phases différentes, de telle sorte que les effets de certaines d’entre elles s’ajoutaient dans une certaine direction et s’annulaient dans d’autres. Toutefois, l’efficacité de ces différents types était relativement réduite, en raison des grandes longueurs d’onde utilisées, qui exigeaient des surfaces importantes : l’antenne en nappe de Guglielmo Marconi (1874-1937) avait une longueur d’au moins 30 fois celle de la descente d’antenne. En réception, on peut citer l’antenne Beverage, mise à la terre à ses deux extrémités, et dont la longueur était de plusieurs longueurs d’onde ; elle était donc apériodique, d’où la possibilité de recevoir simultanément des émissions diverses grâce à des circuits correspondants. Étant donné le branchement spécial de cette antenne, on peut assimiler celle-ci à une antenne-cadre, base de la radiogoniométrie.

Des « ondes longues » aux « ondes courtes »

Les longueurs d’onde utilisées au début de la « deuxième période » pouvaient être de plusieurs milliers de mètres. Les systèmes d’antennes des grandes stations radiotélégraphiques intercontinentales étaient imposants : La Croix-d’Hins, près de Bordeaux, possédait une nappe de 1 200 m de longueur, tendue entre 8 pylônes de 250 m de hauteur ; Sainte-Assise, près de Melun, couvrait une surface de 91 hectares avec 16 pylônes analogues. Cette époque était aussi celle du début de la radiodiffusion, effectuée également sur « grandes ondes » (tour Eiffel, 2 600 m ; Radiola, 1 800 m). L’extraordinaire essor dans tous les pays de la radiodiffusion conduisit à utiliser une bande de longueurs d’onde plus courtes, dites « ondes moyennes », comprises entre, 200 et 600 m. Les antennes d’émission étaient verticales, vibrant en quart-d’onde ou demi-onde. Cette technique est encore actuellement suivie. En général, c’est le pylône lui-même qui sert d’antenne, sa base étant constituée par un isolateur et sa partie supérieure munie d’un ensemble capacitif, ce qui augmente d’environ 20 p. 100 le champ émis.

La propagation des ondes moyennes présente des anomalies par rapport à celle des ondes longues. Alors que la portée de ces dernières est sensiblement la même de jour comme de nuit, peu influencée par les conditions atmosphériques et seulement limitée par l’absorption par le sol et la mer, les ondes moyennes ont une propagation diurne très limitée, quelle que soit la puissance émise. D’autre part, si elles sont moins sensibles aux parasites atmosphériques, elles présentent des phénomènes d’évanouissement (fading) gênants, tout en donnant lieu à l’observation de zones de silence. Ces anomalies avaient conduit à supposer que, si l’on expérimentait les longueurs d’onde inférieures à 200 m, on se trouverait en présence de difficultés considérables, compte tenu des tubes électroniques et des composants dont on disposait. Les rares expériences réalisées à cette époque confirmaient cette impression.

Une véritable révolution fut apportée vers 1920, lorsque les radio-amateurs prirent l’initiative d’explorer le vaste domaine des ondes décamétriques, auxquelles on donna le nom générique, quoique imprécis, d’ondes courtes. Ces amateurs démontrèrent que les ondes en question étaient parfaitement utilisables, présentant certaines des anomalies déjà connues, mais avec le grand avantage de ne nécessiter qu’une puissance très faible, par exemple quelques watts et exceptionnellement même moins pour des liaisons avec les antipodes. Les antennes d’amateurs dérivaient des principes connus, mais certains types étaient nouveaux. L’antenne Zeppelin, vibrant sur une demi-longueur d’onde, avait une descente d’antenne (feeder) qui, accordée également sur une demi-longueur d’onde, était constituée de deux fils, dont l’un était isolé au sommet du feeder. L’antenne Hertz-Windom, unifilaire, vibrait sur une demi-longueur d’onde, ou un multiple, avec feeder unifilaire branché à peu près au tiers du brin rayonnant. L’antenne Lévy était formée d’un dipôle de longueur totale relié à l’oscillateur par un feeder double. Les succès remportés par les amateurs incitèrent les services officiels de tous les pays à se pencher sur le problème de l’utilisation à grande échelle des ondes dites « courtes ». En 1924, il existait déjà un grand nombre de liaisons internationales. Sur le plan politique, il importait que les ondes fussent dirigées. Du fait de leur longueur relativement courte, il devenait possible d’envisager la réalisation de projecteurs.