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Article
Système d’antennes de réception AU900A4
Le multitalent pour
la radiodétection jusqu’à 3 GHz
Les performances haut de gamme des récepteurs modernes ne peuvent être
pleinement mises à profit que si une antenne, elle aussi haut de gamme, optimise
l’interface entre onde électromagnétique rayonnée dans l’espace et onde conduite
par câble au récepteur. La perte de qualité du signal est sinon impossible
à compenser en un autre point du système de réception. Avec le système
d’antennes compact AU900A4, Rohde & Schwarz propose le convertisseur idéal
de type d’onde pour la large gamme des fréquences de 10 kHz à 3 GHz.
Les antennes sont par nature même des
résonateurs ; elles fonctionnent de manière
optimale lorsque leurs dimensions
sont dans un rapport donné, fonction
du type d’antenne, avec la longueur
d’onde. Cette loi s’applique également
aux solutions large bande classiques,
telles qu’antennes log-périodiques. La détection
de larges gammes de fréquences
constitue donc toujours un défi particulier
pour le concepteur d’antennes,
notamment lorsqu’il s’agit de détecter
des fréquences basses ou que la gamme
de fréquence à couvrir est extrêmement
large. Or, c’est précisément là que se
situent aujourd’hui les besoins, en raison
de l’extension croissante, notamment
vers les hautes fréquences, des
gammes du spectre électromagnétique
faisant l’objet d’une utilisation systématique.
La poussée est particulièrement
nette dans les bandes de radiocommunications
mobiles au-delà de 1 GHz et
dans les activités radio déployées entre
2 et 3 GHz. Pour pouvoir également
détecter ces émissions, le système
d’antennes AU900, dans sa version
actuelle A4, est conçu pour des fréquences
allant jusqu’à 3 GHz (fig. 1).
Réception omnidirectionnelle
d’ondes à polarisation verticale
Pour se faire une idée des conditions de
réception au site d’utilisation, il est généralement
judicieux, pour les gammes
de fréquences considérées ici, de commencer
par une réception omnidirectionnelle.
Dans le système AU900A4,
cette mission est assurée par différentes
antennes optimisées pour répondre aux
particularités de chaque sous-gamme :
L’antenne tige active HE010 couvre
la gamme de fréquence de 10 kHz à
80 MHz et convient particulièrement
bien à un système d’antennes compact.
Sa conception active la rend, en effet,
beaucoup moins encombrante qu’une
antenne passive de même sensibilité ;
la faible amplitude du courant traversant
cette antenne active électriquement
courte est par ailleurs avantageuse en
termes d’interférences avec les antennes
voisines.
Fig. 1
Système d’antennes
AU900A4 pour
réception omnidirectionnelle
et directive
d’ondes à polarisation
horizontale
ou verticale dans la
gamme de fréquence
de 10 kHz à 3 GHz.
Le dipôle coaxial VHF-UHF HK014
capte les fréquences de 80 MHz à
1,6 GHz, soit une gamme extrêmement
large pour un dipôle coaxial. Cette
antenne passive, s’utilisant également
dans une autre version à des fins
d’émission et pouvant donc supporter
de fortes puissances, constitue le point
culminant du système d’antennes et sert
en même temps à le protéger des coups
de foudre directs.
16 Actualités de Rohde & Schwarz N o 160 (1998/IV)

Article
L’antenne omnidirectionnelle HF902
fonctionne dans la gamme de 1,3 à
3 GHz. Sa bonne couverture en azimut
est obtenue par huit dipôles large bande
verticaux et huit dipôles large bande
horizontaux assemblés en deux unités
mécaniques en feuille de trèfle. Ces
deux unités sont disposées autour d’un
support tubulaire et interconnectées,
suivant la polarisation, par un réseau
combinateur. Les câbles des antennes
superposées passent également par
le tube du support. Un radôme en
polyester assure la protection contre les
intempéries.
Réception omnidirectionnelle
d’ondes à polarisation
horizontale
Pour les fréquences supérieures à
20 MHz, le système AU900A4 comporte
des antennes omnidirectionnelles
pour polarisation horizontale optimisées
en fonction des sous-gammes considérées.
S’il est nécessaire de recevoir des
fréquences plus basses en polarisation
horizontale, on dispose du système
d’antennes actives HE016, que l’on
installe alors séparément et dont la
partie horizontale couvre la gamme
de 600 kHz à 40 MHz ; au-dessous de
600 kHz, la polarisation horizontale
ne joue en pratique aucun rôle.
L’antenne omnidirectionnelle HE314A1
est obtenue par association de deux
dipôles de réception actifs horizontaux
HE302* décalés de 90° et interconnectés
par un coupleur large bande à
90°. Cette antenne tourniquet permet
une réception omnidirectionnelle de
20 à 500 MHz.
L’antenne omnidirectionnelle HF214
pour 500 à 1300 MHz est constituée
d’un groupe circulaire de dipôles large
bande horizontaux, analogue à celui
de l’antenne HF902. Les longueurs
d’onde étant plus grandes dans
cette gamme de fréquence, il suffit
toutefois de quatre dipôles pour obtenir
une bonne circularité du diagramme
horizontal dans toute la
gamme de fréquence.
La réception d’ondes à polarisation
horizontale dans la gamme de 1,3 à
3 GHz est assurée par le groupe circulaire
de dipôles large bande horizontaux
contenu dans l’antenne omnidirectionnelle
HF902.
Réception directive d’ondes
à polarisation verticale ou
horizontale
A
Sommateur
L’avantage d’investir davantage dans
la réception directive est d’améliorer
considérablement la réception ; les
deux principaux effets sont les suivants :
• Augmentation du rapport signal/
bruit proportionnellement au gain de
l’antenne. Si l’antenne est orientée
dans la direction du signal à recevoir,
la puissance du signal capté
est amplifiée du gain de l’antenne. Si
les sources de bruit sont uniformément
réparties dans l’espace environnant,
on obtient en revanche la même puissance
de bruit que pour une antenne
de réception omnidirectionnelle. La
puissance captée est plus forte dans
la direction principale de réception,
A
Direction de réception
Fig. 2 Principe de l’antenne directive active
HE402 et diagramme de directivité.
mais d’autant plus faible dans les
zones latérales et à l’arrière, si bien
qu’au total, la puissance de bruit reçue
est indépendante du diagramme
de directivité.
• Les brouillages indésirables ou même
délibérés en provenance d’autres
directions peuvent être atténués ou
supprimés par la diagramme de
directivité.
Avec ses dimensions de 1 m x 1 m
seulement, l’antenne directive active
HE402 présente déjà à partir de
20 MHz une caractéristique de directivité
de forme cardioïde. Ceci est obtenu
par utilisation des dipôles de réception
actifs HE302 – également contenus
dans la HE314A1. Ces éléments sont
interconnectés par un réseau combinatoire
à déphasage adapté, et l’on
obtient jusqu’à 87 MHz le diagramme
de rayonnement indiqué à la figure 2.
Dans le système AU900A4, la HE402
est montée inclinée à 45°, ce qui lui
permet de recevoir des ondes à polarisation
verticale ou horizontale.
L’antenne log-périodique HL023A1
couvre la gamme de fréquence qui suit,
de 80 MHz à 1300 MHz. Plus la
fréquence augmente, plus il convient de
veiller à la sensibilité de l’antenne de
réception. La raison est liée à la baisse
du bruit extérieur, mais aussi à celle de
la puissance reçue en fonction de la fréquence
: à gain constant de l’antenne,
la puissance reçue baisse proportionnellement
au carré de la longueur
d’onde lorsque la fréquence augmente ;
à 1 GHz, une antenne ne délivre donc
plus que 1 % de la puissance fournie
par une antenne de même gain à
100 MHz. Pour ces hautes fréquences,
l’utilisation d’une antenne séparée pour
chaque polarisation – et non plus d’une
seule antenne inclinée comme sur la
HE402 – améliore en moyenne d’environ
3 dB la réception. Pour la polarisation
verticale, la configuration utilisée
est la HL023AP, constituée de deux
* Demmel, F ; Steghafner, H. : Dipôles de réception
VHF-UHF actifs HE202 et HE302. Actualités de
Rohde & Schwarz (1983/84), N° 104, p. 21–23.
Actualités de Rohde & Schwarz
N o 160 (1998/IV)
17

Article
Gain
26
dB
24
22
20
18
16
14
1 2 GHz 3
Fig. 3 Courbe de gain de l’antenne directive
HF903 avec excitateur HL024A1.
HL023A1 disposées en V. On obtient
ainsi la même ouverture en azimut
pour les deux polarisations ; avec la
HL023AP, une recherche grossière
de direction est en outre possible par
commutation maximum/minimum.
f
rotation HF903, dont l’accroissement
du gain à fréquence croissante (fig. 3)
provient d’une plus grande focalisation
à la fois du diagramme horizontal et
du diagramme vertical et qui est ainsi
particulièrement marqué. L’antenne LP
tourniquet HL024A1 utilisée ici comme
excitateur permet la réception en polarisations
horizontale et verticale.
Système complet AU900A4
Compte tenu de ses antennes directives,
le système AU900A4 est réalisé
sous forme d’ensemble rotatif. Un
tortilleur guidant le câble permet de le
faire pivoter par télécommande de 0°
à 359°. Le couplage des antennes et
le dimensionnement mécanique sont
conçus dans l’optique de la configuration
maximale présentée ci-dessus.
Pour des applications spéciales n’ayant
pas besoin de certaines sous-gammes,
les antennes correspondantes peuvent
être supprimées pour obtenir ainsi
de manière simple et économique une
solution sur mesure.
Le système d’antennes AU900A4 couvre
sous forme compacte la large gamme
de fréquence de 10 kHz à 3 GHz. Le
découpage en sous-gammes optimisées
en termes de sensibilité, la réception
directive dès 20 MHz et la rotation télécommandée
sur l’intégralité de l’azimut
permettent de détecter également des
signaux de faible intensité. Le dimensionnement
conçu pour de rudes conditions
d’environnement et la possibilité
d’adaptation économique aux besoins
spécifiques du client font de l’AU900A4
un système d’antennes de réception
haut de gamme universel, permettant
de résoudre efficacement les problèmes
actuels et futurs de radiodétection.
Axel Stark
Dans la gamme de fréquence de 1 à
3 GHz venue s’ajouter aux versions
antérieures du système, apparaît à
nouveau une baisse de la puissance
reçue de près d’un ordre de grandeur.
Comme les longueurs d’onde sont plus
petites, il est toutefois plus facile de
compenser cet effet. Une possibilité
particulièrement bonne est celle offerte
par l’antenne directive à symétrie de
Résumé des caractéristiques
Système d’antennes de réception AU900A4
Gamme de fréquence
10 kHz ... 3 GHz
Polarisation
verticale ou horizontale
Vitesse admissible du vent
180 km/h (sans givrage)
Hauteur
6,5 m
Poids
350 kg environ
Service lecteurs 160/06