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Hauteur de l'antenne

Hauteur de l'antenne

La hauteur d'une antenne a un impact majeur sur ses performances. Aspects tels que l'impédance d'alimentation, le diagramme de rayonnement, les pertes de rayonnement, la distance aux interférences, la réduction de la possibilité d'exposition au rayonnement RF, etc.

En général, plus l'antenne est haute, meilleures seront ses performances, mais parfois il y a des limites car il y a une loi des rendements décroissants, mais souvent cela est hors de portée des utilisateurs de radio amateur, mais parfois les radiodiffuseurs voudront des antennes particulièrement hautes pour gagner le couverture requise en VHF et UHF.

Les diffuseurs investissent souvent dans des tours très hautes, en particulier pour les transmissions de diffusion VHF et UHF. Obtenir la plus grande zone de couverture ne peut souvent être obtenu qu'en augmentant la hauteur de l'antenne.

Hauteur d'antenne à HF

En raison de la longueur d'onde des signaux en HF, les antennes ont tendance à être montées relativement près de la terre en termes de longueurs d'onde électriques. Cela signifie que le sol interagit avec l'antenne, en particulier une antenne horizontale de diverses manières.

Deux facteurs principaux entrent en jeu pour les antennes HF:

  • Angle de rayonnement: Pour les communications longue distance en HF, on constate que plus l'angle de rayonnement de l'antenne est bas, mieux c'est. De nombreuses autorités sur la conception et l'installation de l'antenne recommandent que l'antenne ait au moins une demi-longueur d'onde de haut. Cela peut être relativement facile pour des fréquences, par exemple, au-dessus de 15 MHz environ, mais pour des fréquences plus basses avec des longueurs d'onde plus longues, cela est moins susceptible d'être le cas.

    Il est possible de calculer l'élévation du lobe le plus bas pour une antenne horizontale au-dessus d'un sol parfaitement conducteur. Il peut être déterminé à partir de la formule ci-dessous:

    Où:
    θ = l'angle d'onde ou d'élévation du lobe
    h = hauteur de l'antenne au-dessus du sol en longueurs d'onde

    En résumé, plus l'antenne horizontale est haute, plus le lobe le plus bas du diagramme de rayonnement est bas.

    Bien sûr, un problème majeur est de déterminer exactement où se trouve le terrain. Le sol n'étant pas une surface parfaitement conductrice, l'onde de signal peut pénétrer le sol d'un certain degré, en fonction du type de masse et de sa conductivité. Il se peut que la masse électrique réelle soit perçue comme étant bien inférieure au niveau physique de la terre par l'antenne. Il y a un certain degré d'incertitude car il est difficile de prédire exactement comment les choses vont se passer, et elles peuvent varier d'un jour à l'autre en fonction du niveau d'eau dans le sol à ce moment-là.

  • Pertes de rayonnement: On constate que si une antenne horizontale se rapproche du sol, les pertes dues au sol lui-même deviennent plus importantes et, à très faible hauteur, elles peuvent être le principal facteur déterminant les performances de l'antenne. Par exemple pour un signal à 2 MHz, la longueur d'onde est d'environ 150 mètres. Un radioamateur typique peut avoir du mal à obtenir une antenne horizontale pour ces fréquences aussi élevées que 3 ou 4 mètres parfois. À ces hauteurs par rapport à une longueur d'onde, les pertes au sol sont les plus susceptibles d'être le facteur dominant. Il a été calculé qu'une antenne dipôle horizontale de 7 MHz à une hauteur d'environ 5 mètres ne sera efficace qu'à environ 50% - la moitié de la puissance disponible sera perdue sous forme de pertes au sol.

En règle générale, on dit souvent que doubler la hauteur d'une antenne donnera une augmentation de gain de 6 dB. Bien que cela dépende de la situation réelle et d'une foule de mises en garde, etc., des études ont montré que ce n'est généralement pas trop loin de la vérité. Au pire, cela donne une très bonne idée de l'importance d'élever la hauteur d'une antenne.

Hauteur d'antenne pour VHF et UHF

En VHF et UHF, la propagation radio a tendance à être plus en ligne de mire, mais pas toujours.

L'un des principaux avantages de l'augmentation de la hauteur d'une antenne est qu'elle élève l'antenne au-dessus des éléments qui pourraient obstruer l'antenne. Les maisons d'arbres et autres absorberont tous les signaux radio, en particulier en VHF et UHF.

Pour les bandes VHF et UHF, il n'est normalement pas difficile de monter l'antenne de manière à ce qu'elle soit bien au-dessus du sol, et par conséquent l'effet primaire d'un sol à proximité sera moins pertinent.

Initialement, soulever l'antenne la soulèvera au-dessus d'objets tels que des maisons, des arbres, etc. Élever l'antenne au-dessus de ces obstacles améliorera considérablement les performances de l'antenne.

Un autre avantage en VHF et UHF est que plus l'antenne est haute, plus l'horizon radio est éloigné. Souvent pour la diffusion VHF / UHF, l'horizon radio est souvent considéré comme 4/3 de l'horizon visible en raison de l'effet de flexion causé par les changements d'indice de réfraction près du sol. Le fait de relever l'antenne augmentera considérablement cette valeur et étendra ainsi la portée de la transmission.

Le gain de hauteur, cependant, doit être équilibré par rapport à la perte d'alimentation. En VHF et plus encore en UHF, les pertes dans la ligne d'alimentation deviennent considérables et, dans certains cas, peuvent être supérieures au gain résultant de l'augmentation de la hauteur. Il est nécessaire de faire un jugement à ce sujet et d'obtenir le meilleur équilibre entre le gain d'une hauteur accrue et une perte accrue due à une longueur d'alimentation accrue.

Il est évident que l'utilisation du meilleur chargeur possible fera une différence.

Hauteur d'antenne et interférences

De par leur nature même, les antennes plus hautes ont tendance à être éloignées des autres éléments électroniques et électriques d'une plus grande distance.

Cela a deux effets. La première est qu'en tant que récepteur connecté à l'antenne, il est plus éloigné de toute source d'interférence sur ou près du sol. La seconde est que le signal transmis par l'antenne sera plus éloigné de tout endroit où les interférences du signal transmis peuvent causer un problème.

Hauteur d'antenne et exposition RF

Il y a une prise de conscience croissante de l'exposition aux RF. Lorsque les émetteurs peuvent transporter des niveaux relativement élevés de puissance RF rayonnée, il faut l'éloigner autant que possible des zones fréquentées par les gens.

Avoir l'antenne à un niveau élevé de par sa nature même gardera le RF loin des personnes et réduira la possibilité que des personnes entrent dans des zones où le RF est à un niveau élevé.

Avec n'importe quelle antenne, que ce soit pour HF, VHF ou UHF, etc., les mâts hauts ajoutent évidemment un coût considérable à toute installation d'antenne. Ils créent également un impact visuel beaucoup plus important et peuvent être soumis aux lois locales de planification. Lors de la détermination de la hauteur d'une antenne, de nombreux facteurs doivent être équilibrés. La hauteur fournit un gain, mais au prix de l'impact visuel, du coût supplémentaire du mât le plus élevé, de la perte éventuellement accrue du chargeur et d'autres facteurs.

En général, placer un système d'antenne plus haut dans l'air améliore ses capacités de communication et réduit également les risques d'exposition aux RF et d'interférences électromagnétiques.


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