2 Mesures des diagrammes de rayonnement d'antenne - ITU

RECOMMANDATION UIT-R BS.1386*

CARACTÉRISTIQUES ET DIAGRAMMES DE RAYONNEMENT DES ANTENNES
D'ÉMISSION EN ONDES KILOMÉTRIQUES OU HECTOMÉTRIQUES**

(Question UIT-R 201/10)

(1998)

L'Assemblée des radiocommunications de l'UIT,

considérant

a) que les Recommandations UIT-R BS.705 et UIT-R BS.1195 définissent
respectivement les diagrammes de rayonnement des antennes de radiodiffusion
HF, VHF et UHF ainsi que d'autres informations pertinentes;

b) que les diagrammes de rayonnement publiés dans la présente
Recommandation doivent être faciles à comprendre et à utiliser par les
ingénieurs responsables de la planification et de la conception, tout en
contenant toutes les informations utiles nécessaires;

c) l'expérience acquise dans le cadre des précédentes versions des
Recommandations sur les antennes;

d) que les caractéristiques des antennes en ondes kilométriques ou
hectométriques données dans l'Annexe 1 de la présente Recommandation ont de
très nombreuses applications,

recommande

1 que les formules illustrées par des exemples de diagrammes de
rayonnement et contenues dans l'Annexe 1 de la présente Recommandation,
servent en même temps que les logiciels correspondants, à évaluer les
performances des antennes d'émission en ondes kilométriques ou
hectométriques, notamment aux fins de la planification.
NOTE - La Partie 1 de l'Annexe 1 contient des informations complètes et
détaillées sur les caractéristiques théoriques des antennes d'émission en
ondes kilométriques ou hectométriques.

A partir de considérations théoriques, on a élaboré des logiciels de calcul
des diagrammes de rayonnement et de gain des différents types d'antenne
considérés.

Les caractéristiques effectives des antennes réelles s'écarteront, dans une
certaine mesure, de celles calculées analytiquement. C'est pourquoi la
Partie 2 donne des informations sur ces écarts. Ces informations ont été
obtenues à partir d'un ensemble complet de mesures effectuées par
différentes administrations à l'aide de techniques modernes.

ANNEXE 1

SOMMAIRE


PARTIE 1 - CARACTÉRISTIQUES ET DIAGRAMMES DE RAYONNEMENT DES ANTENNES
D'ÉMISSION EN ONDES KILOMÉTRIQUES OU HECTOMÉTRIQUES

1 INTRODUCTION

2 Calcul des diagrammes de rayonnement et des gains
2.1 Considérations générales
2.2 Diagrammes de rayonnement
2.2.1 Représentation graphique
2.2.2 Représentation tabulaire
2.3 Directivité et gain
2.4 Effet du sol
2.4.1 Réflexion de l'onde sur un sol imparfait
2.5 Désignation des antennes

3 Systèmes d'antennes en ondes kilométriques ou hectométriques
3.1 Considérations générales
3.2 Section transversale de l'élément rayonnant
3.3 Fréquence de fonctionnement
3.4 Caractéristiques du système de mise à la terre et du sol
3.5 Types d'antennes équidirectives
3.5.1 Antennes unipolaires verticales
3.5.2 Types d'antennes unipolaires verticales
3.6 Antennes directives
3.6.1 Réseaux d'éléments verticaux actifs
3.6.2 Réseaux d'éléments passifs verticaux
3.7 Autres types d'antennes
3.7.1 Antennes en T
3.7.2 Antennes parapluie

4 Calcul des diagrammes de rayonnement et du gain
4.1 Considérations générales
4.2 Méthodes analytiques existantes

Annexe 1 - Procédure de calcul

1 Principaux objectifs

2 Principales contraintes

3 Analyse comparative des méthodes disponibles

4 La méthode numérique

5 Algorithme de calcul

6 Hypothèses de base

Références bibliographiques

Bibliographie

PARTIE 2 - ASPECTS PRATIQUES relatifs aux ANTENNES D'ÉMISSION en
ondes kilométriques ou hectométriques

1 INTRODUCTION

2 Mesures des diagrammes de rayonnement d'antenne
2.1 Méthodes de mesure
2.1.1 Mesure au sol de diagrammes de rayonnement horizontaux
2.1.2 Mesure des diagrammes de rayonnement depuis un hélicoptère
2.2 Equipement de mesure
2.3 Procédures de mesure
2.3.1 Sol
2.3.2 Hélicoptère
2.4 Traitement des données de mesure
2.4.1 Sol
2.4.2 Hélicoptère

3 Comparaison des diagrammes de rayonnement théoriques et mesurés
3.1 Champ lointain
3.2 Variations des caractéristiques réelles de l'antenne
3.2.1 Influence de l'environnement sur les diagrammes de
rayonnement
3.2.1.1 Conductivité du sol
3.2.1.2 Topographie du sol et autres structures sur le
site
3.2.2 Configuration de la source d'alimentation et fils de
hauban

PARTIE 1 - CARACTÉRISTIQUES ET DIAGRAMMES DE RAYONNEMENT DES
ANTENNES D'ÉMISSION EN ONDES KILOMÉTRIQUES OU HECTOMÉTRIQUES

1 INTRODUCTION


Pour pouvoir utiliser efficacement le spectre des ondes kilométriques ou
hectométriques, il faut une connaissance aussi précise que possible des
caractéristiques et des performances des antennes équidirectives et
directives. Par conséquent, les ingénieurs responsables de la planification
nationale et de la coordination internationale doivent disposer d'une
méthode unifiée de calcul du gain et d'établissement des diagrammes de
rayonnement des antennes. Dans le passé, l'ex-CCIR avait répondu à cette
exigence par la publication d'un manuel intitulé «Diagrammes d'antennes»
(éditions 1963, 1978 et 1984). Cet ouvrage présentait sous forme graphiques
les diagrammes de rayonnement de certains types d'antenne les plus utilisés
en ondes hectométriques et décamétriques. Par souci de simplicité, les
diagrammes avaient été calculés, avec les moyens informatiques de l'époque,
en supposant une distribution sinusoïdale du courant. Aujourd'hui, grâce
aux théories modernes sur les antennes et aux puissants outils
informatiques, l'ingénieur chargé de la planification peut calculer les
caractéristiques des antennes avec une précision bien meilleure et
effectuer les calculs nécessaires sur des ordinateurs bon marché.

L'application de techniques numériques à la radiodiffusion sonore en ondes
kilométriques ou hectométriques est envisagée dans un avenir proche. L'UIT-
R étudie actuellement le sujet. Les avantages de ces techniques associées
aux caractéristiques de propagation des ondes kilométriques ou
hectométriques comparativement à la radiodiffusion en ondes métriques
(zones de couverture plus vastes et une réception mobile plus stable, etc.)
rendront les nouveaux services non seulement plus efficaces au niveau du
spectre mais également plus attractifs du point de vue économique.
Néanmoins, l'application des techniques numériques à la radiodiffusion en
ondes kilométriques ou hectométriques conférera une importance plus grande
à l'utilisation d'outils de planification évolués, notamment pour le calcul
des diagrammes d'antennes, outils qu'il conviendra de mettre à la
disposition des futures conférences de planification, tout comme les
évaluations des performances des systèmes d'émission existants qui devront
être plus précises. La présente Recommandation vise à répondre à point
nommé à ces exigences en fournissant, tout comme les Recommandations
associées UIT-R BS.705 et UIT-R BS.1195, le logiciel de calcul requis.

2 Calcul des diagrammes de rayonnement et des gains


2.1 Considérations générales


Un système d'antenne en ondes kilométriques ou hectométriques se compose
d'un ou de plusieurs éléments rayonnants. Les diagrammes de rayonnement
d'un système d'antenne peuvent être représentés par un ensemble
tridimensionnel de points dans le système de coordonnées de référence de la
Fig. 1, où il est possible de définir les paramètres suivants:
( : angle d'élévation par rapport à l'horizontale (0° ( ( ( 90°)
( : angle d'azimut par rapport à la direction Nord, supposé
coïncider avec l'axe des y (0° ( ( ( 360°)
r : la distance entre l'origine et le point d'observation distant
où le champ lointain est calculé.

2.2 Diagrammes de rayonnement


Dans le système de coordonnées de référence de la Fig. 1, l'amplitude du
champ électrique produit par une antenne est donnée par l'expression
suivante:

[pic] [pic] (1)

où:
(E ((,()( : amplitude du champ électrique
(f((,()( : fonction du diagramme de rayonnement
k : coefficient de normalisation tel que par définition E (,)max =
1, c'est-à-dire 0 dB.

Si l'on exprime le champ électrique total en fonction de ses composantes
dans un système de coordonnées sphérique, on a:

E (,)2 = E (,)2 + E (,)2 (2)



[pic]



2.2.1 Représentation graphique


On utilise un ensemble de sections particulières du diagramme de
rayonnement à des angles d'élévation spécifiques (diagramme d'azimutaux) et
à des angles d'azimut spécifiques (diagrammes verticaux) pour décrire
l'ensemble du diagramme de rayonnement. Les sections les plus importantes
sont les diagrammes azimutaux correspondant aux angles d'élévation où l'on
observe la force cymomotrice maximale (f.c.m.) et le diagramme vertical
correspondant à l'angle d'azimut où l'on observe la force cymomotrice
maximale. Ces deux sections sont respectivement appelées diagramme de
rayonnement horizontal (HRP) et de diagra