antenne (suite)

Les longueurs d’onde étaient trop importantes pour qu’on puisse utiliser des projecteurs analogues aux systèmes optiques. On se tourna donc vers une autre formule, celle des antennes (ou réseaux d’antennes) en rideaux, dont le prototype est le système Chireix-Mesny. Celui-ci comporte un réseau maillé vertical, chaque côté d’une maille étant accordé sur une demi-longueur d’onde L’alimentation en énergie à radio-fréquence est appliquée au centre du réseau par une ligne coaxiale. En arrière de ce réseau, à une distance de se trouve un réseau analogue qui joue le rôle de réflecteur, naturellement dans ce principe sans alimentation. Le diagramme de rayonnement montre la qualité de la directivité : l’ouverture du faisceau étant de l’ordre de 30°, à 5° de l’axe, l’intensité du champ est déjà inférieure de 50 p. 100 à l’intensité dans l’axe. Le diagramme fait également état de lobes secondaires, qui représentent des pertes d’énergie. On peut les combattre en réduisant les effets d’induction dus localement aux pylônes, à leur haubanage et, d’une façon générale, à l’environnement. Le rapport lobe avant / lobe arrière atteint facilement 300/1. Il a existé plusieurs variantes d’antennes en rideaux : réseaux en carrés, en grecques, en arêtes de poisson (Carter), en triangles, etc., mais le principe restait inchangé. Ces antennes étant hautement directives (et encombrantes), leur implantation à plusieurs exemplaires devint impérieuse pour les pays qui désiraient diriger leurs émissions vers un pays ou une région déterminés. On a cependant connu le cas d’une antenne omnidirectionnelle à ondes dirigées, celle de la station néerlandaise P C J J, vers 1930 ; il s’agissait d’une antenne Marconi simple, émettant sur une longueur d’onde de 30 m, et dont les deux pylônes étaient montés sur un plateau tournant. L’orientation était donnée à volonté. À la fin de la période envisagée, on pensait avoir atteint la limite inférieure d’utilisation pratique des ondes dites « courtes », aux environs de 10 m de longueur d’onde ; au-delà, des essais semblaient avoir montré que les ondes subissaient des modifications de propagation telles qu’on ne pouvait y remédier, sauf cas très spéciaux.

La troisième période

Son début est dû aux travaux de nombreux laboratoires et encore à la collaboration des radio-amateurs, sans oublier l’immense essor de la technologie pendant la Seconde Guerre mondiale. À l’époque, les ondes de longueur inférieure à 10 m étaient dites « ultra-courtes », expression ambiguë. On décida de les caractériser non plus par leur longueur d’onde, mais par leur fréquence, (c étant la vitesse de la lumière), avec pour unité le hertz (symbole : Hz). On les classa également en ondes VHF (very-high frequency, 30 à 300 MHz), UHF (ultra-high frequency, 300 MHz à 3 GHz), EHF (extremely-high frequency, 3 à 30 GHz). On prit ensuite l’habitude de parler d’ondes métriques, décimétriques, centimétriques, millimétriques et plus récemment submillimétriques. En principe, la portée de ces ondes est optique, le récepteur devant « voir » l’antenne de l’émetteur, comme dans le télégraphe de Chappe. Cela n’est pas absolu, par exemple dans les liaisons transhorizon. Aussi, pour assurer la couverture de tout un territoire par une émission de télévision, par exemple, l’antenne originale doit diffuser le programme de façon omnidirectionnelle dans un rayon d’une centaine de kilomètres, et simultanément en ondes dirigées à l’aide de projecteurs, ainsi que de relais jusqu’à la station finale, qui rediffuse le programme. La plupart des projecteurs utilisés le sont sur des principes optiques, l’élément rayonnant, généralement constitué par la bouche d’un guide d’onde, étant placé au foyer d’un miroir parabolique. Comme cet ensemble est rigide, l’antenne est en fait le projecteur lui-même. Les dimensions du miroir étant fonction de la longueur d’onde, on dispose ainsi d’un système pratique relativement peu encombrant. Pour l’émission omnidirectionnelle, on utilise des antennes dites « tourniquet », ou « croisées » ou « à champ tournant », constituées par des éléments métalliques de côtés accordés sur un quart de longueur d’onde et une demi-longueur d’onde, et croisés l’un l’autre.

Pour la réception des ondes métriques en télévision, les antennes sont plus simples. Elles sont principalement constituées par un dipôle en boucle repliée, accordé sur une demi-longueur, dit « trombone ». Afin d’augmenter le gain du dipôle et sa directivité, on utilise une antenne Yagi. Celle-ci comporte soit un doublet simple, soit un trombone, puis une série en avant d’éléments « parasites » directeurs, longs de le premier étant espacé du trombone d’une longueur égale à En arrière se trouve un ou plusieurs éléments réflecteurs longs de à une distance du trombone égale aussi à Une telle antenne peut facilement avoir jusqu’à 30 directeurs, avec une grande efficacité. Avec un amplificateur spécial à la base de l’antenne, on réalise une antenne collective qui peut alimenter des dizaines, sinon des centaines de récepteurs. Parmi les autres types d’antennes, pour cette gamme d’ondes, figurent les panneaux en V, excités par un dipôle de longueur totale chacun de ces panneaux ayant une longueur λ et une largeur de On connaît aussi les antennes « papillon », constituées par des tubes en triangle, dont la longueur de côté est d’une demi-longueur d’onde de même que les antennes en V, dont les deux branches sont écartées de 90°, chacune étant constituée par un tube long de et ayant un diamètre de Lorsqu’il s’agit d’ondes décimétriques et centimétriques, les problèmes posés par leur émission et leur réception ne sont pas fondamentalement différents des précédents, mais leur solution donne aux antennes d’autres formes de réalisation. Les applications les plus spectaculaires sont celles des liaisons avec les satellites. Ceux-ci étant mobiles sur orbite ou géostationnaires, les antennes doivent pouvoir en effectuer la poursuite ou se fixer sur eux, avec une certaine tolérance dans ce dernier cas. De plus, leur directivité et surtout leur sensibilité doivent être beaucoup plus rigoureuses, étant donné d’une part la nécessité d’un faisceau très étroit, et d’autre part la faiblesse de l’onde reçue, laquelle peut très bien être de l’ordre de 1.10^–14 W. Pour améliorer la directivité et le repérage, une installation au sol comprend des traqueurs, dont l’antenne peut être constituée par des réflecteurs plats en série et des éléments directeurs hélicoïdaux. À la sortie d’un traqueur, les signaux sont transmis à l’antenne principale en orientant celle-ci automatiquement par commande hydraulique. Ces types de traqueurs sont également utilisés pour la poursuite automatique des satellites météorologiques, et pour les recherches ionosphériques. Un autre type d’antenne de poursuite, dit « antenne plate », comprend un réflecteur octogonal constitué par une grille métallique de 30 m² et plusieurs éléments croisés orthogonaux entre eux ; en les excitant à des amplitudes différentes, on peut éliminer presque complètement les lobes secondaires. Le gain est très élevé. Une autre application est la liaison avec les satellites pour les télécommunications (téléphonie et télévision). L’exemple type est la station du C. N. E. T., à Pleumeur-Bodou (Côtes-du-Nord). Initialement, son antenne était classique, avec un réflecteur parabolique. Elle était entourée d’un radôme en matières synthétiques, de 64 m de diamètre et de 50 m de hauteur, destiné à la protéger contre le vent, la pluie et l’air salin. Les signaux reçus étaient amplifiés par un amplificateur maser, lequel fut assez vite remplacé par un amplificateur paramétrique. De même, un nouveau type de tube à ondes progressives fut utilisé. Deux traqueurs détectaient la position du satellite dans un angle de 2°, avec une précision de 0,01°. En 1969 fut mise en service la station Pleumeur-Bodou II, qui ne comporte pas de radôme. Le réflecteur est constitué de 252 panneaux en aluminium ajustés avec précision. Quatre cornets permettent l’émission simultanée dans les bandes de 4 et 6 GHz, et naturellement la réception ; les gains d’antenne sont de 59,5 dB à la fréquence de 4 GHz, et de 61,5 dB à celle de 6 GHz. Bien qu’en principe les liaisons soient prévues avec les satellites géostationnaires, l’antenne peut se déplacer de 0 à 90° en élévation et de 360° en azimut, dans un sens comme dans l’autre, soit automatiquement, soit manuellement ou sur programme. La précision de la poursuite automatique est supérieure à 0,02°. Le poids propre de l’antenne est de 63 tonnes, et celui de l’ensemble de 280 tonnes.