Perturbation d’une antenne par son environnement immédiat
L’environnement proche d’une antenne n’est pas toujours dégagé.
Alors que les antennes fixes aux fréquences élevées sont généralement bien dégagées des obstacles environnants, il n’en est pas de même des antennes des appareils mobiles, souvent incorporées dans des systèmes plus larges.
C’est par exemple le cas des petites antennes quart d’onde incorporées dans des systèmes portables de radiocommunication, ou bien des antennes des modems radio associés aux systèmes informatiques, souvent montées dans des espaces exigus. Par ailleurs, les antennes pour les fréquences moyennes et basses, du fait de leurs dimensions, seront influencés par le sol.
Les objets métalliques situés à une distance de l’ordre de la longueur d’onde pourront produire un effet d’ombre dans la direction considérée, si leur dimension est elle-même de l’ordre de la longueur d’onde ou plus, mais il s’agit là plutôt de phénomènes de « masque » que de perturbations proprement dites.
On sait modifier volontairement les caractéristiques de rayonnement d’un élément rayonnant, par l’adjonction de conducteurs à proximité de cet élément.
Par contre, des perturbations cette fois non désirées du fonctionnement même de l’antenne apparaîtront par la présence de corps conducteurs, dans l’environnement immédiat de l’antenne.
En règle générale, la fréquence de résonance d’une antenne dépend de la capacité de l’antenne par rapport à son environnement, surtout autour des ventres de tension. Ainsi, si un corps conducteur est proche de l’extrémité de l’antenne ( ventre de tension), on observera une diminution de la fréquence de résonance.
Si ce corps est de grande dimensions, et relié au sol ou à la masse, on aura en plus un effondrement de la résistance de rayonnement, car les lignes de champ électrique rejoindront la masse par un chemin court, au lieu de se déployer dans l’espace.
La fréquence de résonance d’une antenne dépend par ailleurs de l’inductance des parties soumises à un ventre de courant. Ainsi, si un conducteur se trouve placé parallèlement à un ventre de courant, et si ce conducteur est suffisamment long pour pouvoir être le siège de courants induits, l’inductance de l’antenne diminuera, et sa fréquence de résonance augmentera. Cela explique que, par exemple, pour une antenne quart d’onde, les conducteurs proches n’auront pas le même effet s’ils sont proches du sommet ( ventre de tension) ou proches de la base (ventre de courant).
Si c’est l’ensemble d’une antenne filaire qui est parallèle à un plan conducteur ou à une masse métallique, les deux effets cités ci-dessus se compenseront: la fréquence de résonance sera peu modifiée. Par contre ce plan conducteur parallèle à l’antenne influencera la résistance de rayonnement. Cette influence deviendra très importante si la distance au plan est très inférieure au quart d’onde: dans ce cas, on n’a plus une antenne, mais une ligne, et le rayonnement s’effondrera.
Pour les antennes de fréquences basses, parallèles au sol, c’est bien sûr le sol qui représentera ce plan conducteur. D’une façon générale, on cherchera presque toujours à maintenir une antenne suffisamment loin du plan de masse ou du sol, afin d’éviter que la résistance de rayonnement ne s’effondre.
On peut certes prévoir une ré-adaptation de l’antenne, mais la bande passante de l’antenne sera de toute façon plus faible, et si la résistance de rayonnement n’est plus grande devant la résistance ohmique, le rendement baissera.
On cherche parfois à réduire l’encombrement d’une antenne, en la maintenant relativement proche d’un plan métallique. On devra alors tenir compte de ces problèmes : voir les antennes patch.
_____________________________________________________________________
73 de Jean-Luc Desgrez – F5NKK
