fcrfghj

1. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 1
4ème année du Département Génie Électrique

2. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 2
De quoi allons-nous parler ?
Nous allons parler des antennes (ou aériens), dispositifs permettant la
transposition d’une énergie guidée en un champ électromagnétique
rayonné en espace libre (ou inversement).
Il existe une multitude de types
d’antennes, de tailles et de
formes très diverses, aux modes
de fonctionnement plus ou
moins complexes. Nous allons
définir les caractéristiques et
propriétés communes à ces
différents dispositifs ainsi que
leurs domaines d’applications.

3. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 3
Les antennes au quotidien
Analogique 800 MHz
DECT ~1900 MHz
Radar anticollision ~80 GHz
Télépéage ~6 GHz
Ouverture à distance 433 MHz
GSM 900 MHz
DCS 1800 MHz
UMTS 2 GHz
LTE 800 MHz, 2.6 GHz
Systèmes satellites 1 à 45 GHz
(Ex : Télévision 12 GHz, GPS 1.5
GHz)
TV terrestre
500 MHz
Wifi / Bluetooth / UWB
2.4 à 6 GHz

4. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 4
Navire militaire

5. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 5
Miroir sphérique fixe, d'axe nord-sud (hauteur
35 m, longueur 300 m, précision de surface 3
mm; rayon 560 m)
Miroir plan mobile autour d'un axe
est-ouest (hauteur 40 m ; longueur
200 m ; précision de surface 4
mm; poids 700 t)
Foyer de l'antenne, cornets de
réception et préamplificateurs refroidis
à – 250 °C mobiles sur un arc de 250
m
Radiotélescope 1 à 3,5 GHz
Centre de Nançay (Cher)

6. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 6
Problème principal : l’énergie
120 dBm
100
80
60
40
20
3 MHz
100m
30 MHz
10m
300 MHz
1m
3 GHz
10 cm
30 GHz
1 cm
300 GHz
1 mm
TV VHF
Amateurs
Amateurs
GSM
TV UHF
Radars militaires
Satellites
Four
Télé
péage
DECT
TFTS
0
1W
1mW
1MW
1KW
1GW
Radars météo

7. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 7
1fW
Puissance
Isotrope
1pW
1µW
1mW
1W
1kW
1MW
1GW
Signal d’entrée
Ampli
terre
Antenne
terrestre
Signal
capté
Gain
antenne
Ampli
Antenne
satellite
Gain
antenne
Low Noise
amplifier
Signal de
sortie
Signal capté
par la terre
Ex : Communication Terre-satellite

8. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 8
Partie émission :
La chaîne de transmission radio
signal
utile
Mod
synthé
Cod antenne
duplexeur ampli circulateur
Partie réception :
signal
utile
Démod
synthé
Décod
antenne duplex ampli
BB
fo
fi
LNA
ampli

9. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 9
canal radio
Exemple d’un GSM

10. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 10
Propagation guidée Propagation guidée
Propagation espace libre
La chaîne de transmission radio :
émetteur RF récepteur RF
num/analog analog/num
canal radio
Les « boîtiers » contenant l’électronique sont reliés aux antennes via des
lignes ou câbles (feeders).
D’un point de vue traitement du signal, l’ensemble des déformations de
l’onde engendrées par la propagation guidée+libre forme le canal radio.
Notion de canal radio

11. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 11
Où se perd l’énergie ?
désadaptation désadaptation
Milieu de propagation
Réflexions, diffractions, trajets multiples,
obstacles, diffusion, évanouissement,
AEL, conditions météos...
atténuation, dispersion atténuation, dispersion
bruit des
composants
bruit des
composants
Et tous ces paramètres varient en fonction de la fréquence, du
temps et même de la polarisation de l’onde.

12. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 12
Domaines abordés
Pour comprendre les phénomènes régissant le fonctionnement des
antennes ainsi que leur intégration dans un système de communication,
les pré-requis sont :
• des connaissances de base de l’électromagnétisme (équations de
Maxwell, propagation des ondes EM...);
• la bonne compréhension des principes des lignes de transmission et
surtout de l’adaptation en impédance des systèmes (ondes
progressives, ondes stationnaires...);
• savoir prendre du recul : les antennes représentent une application
pratique des équations de Maxwell où l’on peut « voir » les phénomènes
physiques sans rester purement dans les calculs théoriques.

13. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 13
Plan détaillé
3 grandes parties : Principes des antennes
Caractéristiques des antennes
Différents types d’antennes
Principes des antennes :
Passage propagation guidée/espace libre
Le champ EM et les zones de rayonnement
Le doublet élémentaire
Les théorèmes fondamentaux
Notion de front d’onde
La polarisation

14. Guillaume VILLEMAUD – Cours d’Antennes 14
Caractéristiques des antennes :
Impédance d’entrée / notion de circuit
Fonction caractéristique de rayonnement
Puissance rayonnée
Directivité et gain
Bilan de liaison
Plan détaillé
Types d’antennes :
Antennes filaires
Antennes à fentes
Antennes patchs
Antennes à réflecteur
Mise en réseau