Blue Flower

Vous avez dit PUISSANCE !

Chapitre 3-3 et 4-2 (partiel) de la première partie

Chapitre 4-2 de la deuxième partie

 

Tout au long du programme de l’examen, le terme « PUISSANCE » est utilisé de nombreuses fois et souvent avec des qualificatifs différents, puissance moyenne, puissance isotrope (PIRE), puissance apparente rayonnée (PAR), puissance en crête de modulation (PEP)….

Essayons de mettre du clair dans tout cela.

La puissance :

Pour comprendre ce qu’est une puissance, il faut commencer par la notion de  travail ou d’énergie mise en œuvre et de temps.

Prenons l’exemple suivant : Sur une plage, au fil du temps, un gros tas de sable a été déposée juste ici. Un jour, je décide de déplacer ce tas de sable de 100 mètres. Ainsi un travail à réaliser est défini.

 

 Déplacer le point d’application d’une force d’une certaine distance.

Pour réaliser ce travail, parmi les solutions il est possible de :

-          Utiliser une pelle et une brouette

           

-          Utiliser une pelle mécanique

          

Il est évident que ce travail à réaliser ne sera pas effectué dans le même temps suivant l’outillage.

Autrement dit, en mettant en œuvre une puissance plus élevée, le travail sera réalisé plus vite.

Mathématiquement on peut écrire :

 

Et en admettant quelques simplifications :

W= P x t

Avec :

-          W : le travail (ou Énergie) exprimé en joules

-          P : la puissance exprimée en watts

-          t : le temps exprimé en secondes

Puissance instantanée :

A chaque instant, la puissance mise en œuvre peut être différente (seau puis brouette puis pelle mécanique), c’est la puissance instantanée..

Mathématiquement, la puissance instantanée est la dérivée de l’énergie par rapport au temps :

P= dW/dt


Puissance moyenne :

 

La puissance moyenne est le quotient de l’énergie totale mise en œuvre par le temps nécessaire à effectué ce travail.

P= W/t

La puissance moyenne est la puissance constante qui permet d’effectuer le travail durant toute la durée t.

Puissance électrique :

La puissance électrique instantanée, mise en œuvre dans un dipôle électrique, est le produit de la tension aux bornes du dipôle par le courant le traversant.

p(t) = u(t) . i(t)

a-     aspect électrotechnique :

Considérons un dipôle électrique dissipant une certaine puissance. Soit une résistance alimentée par le secteur 240v :

 

La représentation du courant par rapport à la tension, réalisée par un simulateur donne le résultat suivant :

 

Courant et tension sont en phase.

La valeur max du courant est 3,39 A, ce qui correspond à une valeur efficace de

Imax/√2 = 2.4A.

La représentation de la puissance p(t) est :

 

La puissance instantanée est toujours positive et sa valeur max est de 1149 W. La puissance active (P) dissipée dans le circuit est la puissance moyenne que cette courbe représente, soit ici

P = Pmoy = Pmax/2

soit 574 watts.

Mais d’une manière générale le courant i(t) et la tension u(t) ne sont pas en phase.

Pour des facilités de simulation, le dipôle branché sur le secteur est modifié en ajoutant un condensateur de 50μF en parallèle avec la résistance de 100 ohms.

 

L’observation de i(t) par rapport à u(t) montre le déphasage φ entre courant et tension.

 

Le courant est en avance sur la tension de 3,2ms soit 57,5 degrés environ.

Son maximum est de 6,32 ampères soit en valeur efficace : 4,47ampères.

L’observation de p(t) peut être surprenante :

 

En effet la première remarque est que la puissance devient négative à certain moment. Ceci signifie que la charge restitue de l’énergie (p . dt) vers le générateur. Il y a ainsi échange d’énergie entre source et utilisation.

La puissance active (P= U. I . cosφ) sera de 575 W (watt) environ. C’est la valeur moyenne de la courbe ci-dessus, mais aussi c’est la puissance uniquement dissipée par la résistance R (voir simulation précédente).

La puissance réactive est (Q= U. I . sinφ) et vaut 904 VAR (volt ampère réactif).

La puissance apparente circulant dans la ligne d’alimentation est (S= U.I) soit 1073 VA (voltampères).

Conclusion : La présence d’une charge réactive oblige le fournisseur d’énergie à sur dimensionner les lignes d’alimentation. En émission radioélectrique, la présence d’une charge (antenne et ligne de transmission) non accordée donc réactive présente le même phénomène, l’échange d’énergie entre générateur et utilisation.

Question d'examen:

Puissance apparente rayonnée, PARE, d’un groupement d’antenne :

Soit un groupement de trois antennes, correctement adaptées, alimenté par une puissance de 40 watts. Le gain de chaque antenne est de 4 dBi.

3antennes

Quelle est la PARE du groupement ?

Encore une question à tiroir ! La PARE est obtenue en combinant la puissance de l’émetteur avec le gain des antennes en dBd (dB dipôle). Dans la question, le gain d’antenne est donné en dBi (antenne isotrope). Le dipôle a un gain de 2,15 dB par rapport à l’antenne isotrope. Chaque antenne possède donc un gain de 4 -2,15 = 1,85 dBd. Le groupement possède un gain global de

1,85 + 10 log 3 = 6,62 dB soit => 100,662 = 4,59

La PARE sera de 40 x 4,59 = 183,7 w

 

b-    définitions radioélectrique:

    Unités de puissance : En radioélectricité, c’est très souvent la notion de puissance moyenne qui est utilisée, puissance moyenne sur une durée plus ou moins longue. Bien souvent elle est mesurée par un appareil à thermocouple utilisé en haute fréquence ou par des appareils numériques qui intègrent la tension mesurée aux bornes d’une résistance pure.

La puissance est mesurée en watts ou ses multiples et sous multiples. La pratique et la simplicité d’emploi mènent à l’utilisation de rapport de puissance exprimé en décibel. La puissance de référence est soit le watt d’où dbW ou souvent le milliwatt et son expression en dbm.


Ainsi une puissance de 2 watts équivaut à

10xlog10 (2000/1) = 33 dBm ou encore 10xlog(2/1) = 3 dBW

Puissance isotrope :La puissance isotrope est la puissance rayonnée par l’antenne de même nom, l’antenne isotrope. C’est une antenne tout à fait théorique, elle n’existe pas et ne peut être réalisée car c’est une antenne qui rayonne d’une manière rigoureusement identique dans toutes les directions. Elle ne peut se située que dans le vide absolu pour ne pas être influencé par d’autres éléments plus ou moins proches. C’est un modèle théorique qui sert de référence aux calculs d’antennes et de bilan de liaison.

Le diagramme de rayonnement de l’antenne isotrope est une sphère et son gain est égal à 1. Le gain d’une antenne quelconque est exprimé par rapport à l’antenne isotrope. Il est exprimé en dBi. Par exemple, le gain d’une antenne dipôle est de 2.15 dBi.

Par comparaison avec la lumière et les luminaires, l'antenne isotrope serait une ampoule nue, alors qu'une antenne présentant un gain pourrait être la même ampoule munie d'un réflecteur ou d'une lentille optique.

Puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) :

La puissance isotrope rayonnée équivalente est déterminée dans la direction où la puissance rayonnée du système de communication est maximale. C’est la puissance qu’il faudrait appliquer à une antenne isotrope pour obtenir le même niveau de rayonnement dans cette direction.

PIRE [dBm] = Puissance électrique appliquée à l'antenne [dBm] + Gain de l'antenne [dBi]

Exemple : on applique 100 watts à un dipôle=> PIRE (dBm) = 50 + 2,15 = 52,15 dBm

Pour une installation incluant le câble de liaison :

PIRE [dBm] = Puissance de transmission [dBm] – Pertes dans les câbles et connecteurs [dB] + Gain de l'antenne [dBi]

Puissance apparente rayonnée (PAR) :

La puissance apparente rayonnée est une mesure théorique standardisée d'énergie des ondes radioélectriques émises par une antenne exprimée en décibels. Elle résulte de la différence entre les gains et les pertes du système de transmission. La PAR prend en compte la puissance de sortie de l'émetteur et les pertes dues aux lignes, le gain et la directivité de l'antenne.

La PAR est estimée en référence à une émission produite par une antenne dipôle idéale (dont le gain est généralement exprimée en dBd). Il est communément admis que la PAR = PIRE - 2.15, du fait de l'écart de gain entre l'antenne dipôle idéale et l'antenne isotrope idéale.

PARE [dBm] = Puissance de transmission [dBm]- Pertes dans les câbles et connecteurs [dB] + Gain de l'antenne [dBd]

Exemple pour une antenne ayant un gain de 15dBd pour 100watts en émission :

PARE (dBm) = 50 + 15 = 65 dBm

e.Puissance de la crête de l’enveloppe (PEP) :

La réglementation radioamateur limite la puissance des émetteurs par une puissance PEP (Peak Enveloppe Power), puissance de la crête de l’enveloppe.

C’est la puissance moyenne mesurée en crête de modulation. Cette puissance est mesurée suivant des critères particuliers. La recommandation UIT-R SM326-7 précise les conditions particulières de mesure.

Pour imager cette définition, et en sortant des conditions particulières définies par l’UIT-R, prenons le cas d’une source « deux tons ». Une source qui fournit un signal constitué de deux signaux sinusoïdaux de fréquences non multiples.

F1 = 3500 kHz; F2 =3600 kHz; V1=V2= 3v eff; R = 50 ohms.

Le signal observé sur la charge est le suivant :

 

A l’aide du simulateur nous allons déterminer la puissance p(t) aux bornes de la charge:

P(t) = V(t) x V(t) / R

 

La valeur maximum en crête de modulation est environ 1,6W. La puissance PEP est la moyenne de cette puissance sur une période, soit Pmax/2 soit 0,8W PEP.

Exemple de mesure de puissance PEP , proposée par ON7PC:

En suivant pas à pas la démarche décrite dans la recommandation UIT-R SM326-7, le montage suivant est réalisé :

 

La démarche pas à pas est explicitée ci-dessous par ON7PC:

-      a) Le générateur deux tons (700 et 1900 Hz): est réglé pour avoir la même amplitude pour chaque tonalité (vérification avec l'oscilloscope);

-      b) l'émetteur est correctement réglé ;

-      c)le signal du générateur deux tons est augmenté progressivement (ou le potentiomètre BF), tout en observant la lecture de l'ALC. Dès que l’ALC entre en action, on ne touche plus au niveau audio et on lit l'amplitude sur l'oscilloscope. Dans notre cas une amplitude de 4,2 divisions et une lecture au Bird de 53 watts.

-     d) Le générateur étant sur la position "1 ton" le niveau BF est ajusté jusqu'à observer sur l'oscilloscope une déviation du même ordre de grandeur que celle obtenue avec les deux tons (c).

Cette valeur en elle-même n'a pas beaucoup d'importance, prenons par exemple une amplitude de 3,4 divisions.

La lecture au Bird donne 85 watts. Cette fois, le wattmètre indique réellement la puissance efficace dissipée dans la charge.

-          e) On peut à présent calculer la puissance crête d'après la recommandation IUT-R 326-7 :

 

Chapitre 4.1 et 4.2 de la première partie


4 Généralités:

L'antenne est le premier élément d'une chaîne de réception ou le dernier élément d'une chaîne d’émission.

En réception, l'antenne c'est le premier filtre de la chaîne, de plus, elle doit être capable de fournir une différence de potentiel la plus élevée possible issue du champ électromagnétique local. Le niveau de réception étant très faible, la ligne de transmission vers le récepteur doit présenter un minimum de perte.

 

En émission, l'antenne est aussi le dernier filtre de la chaîne d'émission. Son efficacité à rayonner un champ électromagnétique doit être maximum. De plus, elle doit être adaptée à l'émetteur à travers sa ligne d'alimentation pour transformer en énergie rayonnée le maximum de puissance reçue de l'émetteur.

 

4-2 Caractéristiques des antennes:

- Impédance d'une antenne au point d'alimentation:

Une antenne doit être considérée comme équivalent à un circuit oscillant comprenant un élément selfique, un élément capacitif et un élément résistif. L'antenne est dite accordée si ce circuit résonnant équivalent est en résonance. L'antenne se comporte alors comme une résistance pure. Toute la puissance fournie à l'antenne sera dissipée par cette résistance (résistance de rayonnement).

L'antenne sera adaptée si son impédance à la fréquence d'utilisation est égale à une résistance pure de même valeur que l'impédance de sa ligne d'alimentation (50 ohms par exemple). Cette adaptation permet le transfert maximum de puissance entre émetteur et antenne.

 

- Polarisation:

Voir l'article: Champ électromagnétique.

Pour appréhender (très simplement) la notion de champ électromagnétique, il est admissible de dire que dans une antenne:

- La partie selfique produira un champ magnétique lié au courant circulant dans le ou les brins rayonnants

- la partie capacitive produira un champ électrique lié à la tension distribuée le long du ou des brins rayonnants

Les deux champs électrique et magnétique sont absolument indissociables.

L'onde radio émise, dans le vide, par une antenne isotrope (c'est à dire rayonnant d'une façon uniforme dans toutes les directions) se propage à la vitesse de la lumière (c = 300 000km/s), un peu comme les cercles concentriques crées par la chute d'un caillou dans l'eau.

Au bout d'une seconde le cercle fera 600 000 km de diamètre. Dès que l'onde s'est suffisamment éloignée de la source (de l'ordre de la longueur d'onde) on peut la considérer comme l'association d'un champ électrique et d'un champ magnétique. Ces deux champs sont perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à la direction de propagation.

 

Le rapport E/H entre l'amplitude de ces deux champs est égal à 377 ohms dans le vide. La connaissance de l'un entraîne la connaissance de l'autre. Pour cette raison, on définit l'onde par l'amplitude de son champ électrique exprimée en Volt/Mètre.

La polarisation de l'onde est la direction de son champ électrique.

Gain d'une antenne, diagramme de rayonnement:

Le diagramme de rayonnement d'une antenne est la représentation graphique de la mesure du champ électromagnétique produit par l'antenne à une distance constante de l'antenne. C'est un diagramme représenté dans l'espace, néanmoins la représentation est souvent décomposée en deux diagrammes, un Horizontal et un Vertical. Ces diagrammes montrent que certaines directions sont privilégiées, c'est à dire que la puissance émise dans une direction est supérieure à celle émise dans d'autres directions.

Le gain d'une antenne est défini pour une direction privilégiée et indique la puissance reçue dans cette direction ( à une certaine distance) par rapport à celle reçue par une antenne isotropique. Ce rapport de puissance est exprimé en dBi (décibel isotrope). L'antenne doublet ayant un gain de 2,15 dBi, il est possible d'exprimer le gain d'une antenne par rapport au doublet en dBd (décibel dipôle).

Puissance apparente rayonnée équivalente: PARE

La PARE est une mesure de puissance normalisée exprimée en Watt ou dBm (décibel /milliwatt). Elle prend en compte tous les éléments de la chaîne d'émission, antenne ligne de transmission. Elle est exprimée par rapport à l'émission d'une antenne doublet (dBd).

Puissance isotrope équivalente: PIRE

La PIRE est, elle exprimée par rapport à l'émission d'une antenne isotrope. Il est communément admis que le gain d'un dipôle idéal étant de 2,15 dBi, le rapport entre PIRE et PARE est de 2,15 dBi.

Rapport AVANT/ARRIÈRE:

Lorsque le diagramme de rayonnement présente une différence de gain entre l'avant et l'arrière de l'antenne, le rapport Avant/Arrière, exprimé en dB permet d'évaluer de quelle manière l'antenne permet de concentrer toute la puissance vers l'avant de l'antenne, en émission, ou de faire la différence entre les ondes reçues par l'avant ou l'arrière de l'antenne, en réception (lever de doute sur le sens de réception du signal)

 

 4-1 Types d'antenne

Pour optimiser les performances d'une antenne, les chercheurs ont rivalisé d'ingéniosité. Un infinité de solutions est possible mais suivant les besoins, il est possible de favoriser, soit un rayonnement omnidirectionnel ou au contraire un rayonnement directif.

D'une manière générale, les dimensions d'une antenne sont du même ordre de grandeur que la longueur d'onde de l'onde à transmettre.

 - L'antenne "Isotrope" :

Une antenne isotrope est une antenne qui rayonnerait exactement de la même manière, dans toutes les directions. Elle n'existe pas réellement, mais c'est un outil mathématique commode à utiliser. (Les dBi, "décibel isotrope", font référence à cette antenne.

 - L'antenne "Doublet" :

Une antenne doublet est constituée par deux conducteurs rectilignes alignés, dont la longueur totale est égale à la demi-longueur d'onde de l'onde à transmettre. Construit, comme indiqué sur le schéma ci-dessous, ce doublet est "alimenté au centre".

 

 

 Loin de toute influence externe, c'est à dire dans le vide, cette antenne présente une impédance de 73 ohms à son centre.

 

Pour un dipôle représenté ci-contre, dans l'axe Y Y' (en noir), alimenté au centre, une simulation avec MMANA permet de voir la répartition du champ électromagnétique dans l'espace.

L'onde est concentrée dans une direction perpendiculaire à l'axe du doublet.

L'amélioration, par rapport à l'antenne isotrope est de 2,15 dBi.

En bleu sur le schéma, la répartition du courant le long du dipôle, maximum au centre et nul aux extrémités. Au contraire, le tension sera minimum au centre du doublet et maximum aux extrémités.

Le rayonnement du dipôle est maximum dans la direction perpendiculaire à l'axe du dipôle (Y-Y') en présentant deux lobes identiques.

La simulation donne une impédance, au centre, voisine de 72 ohms.

Il est possible d'envisager le cas où les deux brins du dipôle ne sont plus alignés. Deux cas sont présentés ci-dessous:

- dipôle avec un angle au centre voisin de 120 degrés:

 

Le résultat de la simulation est le suivant:

 

L'impédance au centre est maintenant voisine de 57 ohms, le diagramme de rayonnement est aussi modifié.

-dipôle avec un angle au centre voisin de 90 degrés:

 

Le résultat de la simulation est le suivant:

 

L'impédance au centre est voisine de 40 ohms et le diagramme de rayonnement s'est "arrondi" encore un peu. Il faut bien noter qu'un dipôle plié à 90° c'est aussi un quart d'onde!!!

 Cas particulier: Alimentation du dipôle par une extrémité: Une adaptation est alors nécessaire. Le courant à l'extrémité du dipôle est nul mais la tension est très élevée. On parle d'attaque en tension.

Le diagramme de rayonnement est le suivant:

Le diagramme de rayonnement est très voisin de celui d'un dipôle demi-onde alimenté au centre. L'impédance au point d'alimentation est très élevée et nécessite obligatoirement l'utilisation d'un transformateur d'impédance (balun).

 

- L'antenne doublet à trappes, l'antenne multi-doublets:

Comme une antenne doublet mesure, par définition, la moitié de la longueur d'onde de la fréquence où elle est utilisée, elle n'est donc utilisable que sur cette fréquence. Or, les radioamateurs disposent de plusieurs bandes de fréquence. Il est donc nécessaire de disposer d'antenne pouvant être "doublet" sur plusieurs bandes. Une solution pour y parvenir est de tronçonner un doublet de grande longueur (par exemple pour le 80m, soit 2x20m) pour obtenir des tronçons demi-onde comme 20m (soit 2x5m) etc. Puis ces tronçons sont associer en série par des trappes. Les trappes sont des circuits bouchons (Bobine en parallèle avec un condensateur) qui résonnent (impédance très grande).

 

Pour l'antenne multi-doublet, les demi-dipôles sont connectés au même point d'alimentation (dipôles en "parallèle"). En dehors de la bande de fréquence correspondante à un doublet, l'impédance des autres doublets est très grande et peut être négligée devant l'impédance du doublet accordé.

 

- Le doublet replié ou trombone:

La longueur du dipôle est directement lié à la fréquence utilisée (demi-longueur d'onde) mais en acceptant quelques compromis sur l'impédance, il est possible d'utiliser un dipôle de taille fixe sur une plage de fréquence. L'expérience a montré qu'une augmentation de diamètre du fil utilisé pour réaliser le doublet augmentait la bande passante de ce doublet.

L'antenne "doublet replié" est un exemple de réalisation allant dans ce sens. Elle est constitué d'un dipôle classique auquel un deuxième dipôle de même longueur très proche est relié.

 

 

 Doublet replié: deux doublets proches et reliés par leurs extrémités.

L'impédance au centre devient quatre fois celle d'un doublet soit environ 300 ohms.

Le diagramme de rayonnement est sensiblement celui d'un doublet.

 

 

 

- l'antenne GP (ground plane): C'est une antenne verticale perpendiculaire au sol. Une des antennes les plus courantes est l'antenne "quart d'onde". Elle mesure donc un quart de longueur d'onde. Le sol peut être remplacé par un plan de sol qui est une surface conductrice de dimension suffisante par rapport à la longueur d'onde. Cela peut être la carrosserie d'une voiture ou simplement un deuxième brin quart d'onde placé à 90 degrés du brin vertical.

 

Antenne quart d'onde verticale. La répartition des courants est représenté sur le schéma. Le courant est maximum au centre et nul à l'extrémité du 1/4 d'onde.

 

Le diagramme de rayonnement a l'allure suivante.

 

L'antenne est omnidirectionnelle en horizontale et ne rayonne pas dans l'axe vertical z. L'impédance au centre est la moitié de celle d'un doublet soit 37,5 ohms environ.

-L'antenne 5/8 (5λ/8):

C'est une antenne verticale qui mesure 5/8 de longueur d'onde. Plus longue qu'un quart d'onde elle a une efficacité plus grande (gain plus grand) mais l'impédance au centre est plus élevée et nécessite une adaptation par un transformateur (balun).

 

Diagramme de rayonnement sensiblement  même allure que celui d'un quart d'onde vertical

 

- L'antenne YAGI:

 

Antenne Yagi F9FT 9 éléments 144MHz polarisation horizontale

Une antenne YAGI est construite à partir d'un dipôle (simple ou replié) et de brins placés en avant et un peu plus courts que le dipôle (directeurs) et de brins placés en arrière et un peu plus longs que le dipôle (réflecteurs).

 

Antenne Yagi F9FT 432MHz 9 éléments polarisation horizontale

 

Diagramme des courants et de rayonnement:

 

Le lobe arrière du dipôle est très diminué au profit du lobe avant, caractérisant ainsi le rapport avant/arrière d'une antenne.

 

L'augmentation du nombre d’éléments directeurs permet d’affiner le lobe avant, rendant l'antenne plus directive.

- L'antenne parabolique:

L'antenne parabolique, communément appelée parabole est une antenne disposant d'un réflecteur parabolique. Théoriquement utilisable sur toutes les fréquences, elle n'a d’intérêt que pour les très hautes fréquences, son diamètre devant être plusieurs fois supérieur à la longueur d'onde utilisée. Le gain d'une antenne parabolique augmente avec le carré du diamètre ainsi que le carré de la fréquence.

 

 

 

 

 

Le réflecteur parabolique dispose de propriétés optiques particulières:

- Toutes ondes émises du foyer de la parabole (centre géométrique) et rencontrant la parabole, sont émises dans l'axe de la parabole => Émission

- Toutes ondes qui arrivent parallèlement à l'axe optique de la parabole sont renvoyées et donc concentrées vers le foyer de la parabole => Réception

Il existe diverses formes de réalisation dont deux sont très commune en radiocommunication:

image wikipédia

Diagramme de rayonnement de la parabole

 

 

- Antenne long-fil (n'est pas au programme de l'examen):

C'est une antenne dont la longueur est grande par rapport à la longueur d'onde. Elle doit disposée d'une bonne terre ou d'un contre-poids, comme l'antenne dite FD4 où le contre poids est intégré dans la réalisation de l'antenne. Bien souvent un balun est nécessaire pour assurer son adaptation avec la ligne de transmission.

Notez l'évolution du diagramme de rayonnement avec la fréquence utilisée.

Long-fil de 80m, fréquence 1,8 MHz (160m 1/2λ)

 

 

 Long-fil de 80m, fréquence 3,5 MHz (80m 1λ)

 

Long-fil de 80m, fréquence 7 MHz (40m 2λ)

 

Long-fil de 80m, fréquence 14 MHz (20m 4λ)

 

Long-fil de 80m, fréquence 21 MHz (15m 5.33λ)

 

Long-fil de 80m, fréquence 28MHz (10m 8λ)

 

 

Documents en consultation:

- Journal officiel de la République Française n° 236 (11 octobre 2000)Programme des examens

- Version consolidée au 13 octobre 2016 Réglementation et programme de l'examen

- Décision ART 00-1364

- Décision ART 04-0316 (accès F1/F4 au déca)

- Décision ARCEP 08-0841

- Journal officiel de la République Française du 11 février 2009

- Décision ARCEP 10-537 (Nouvelle réglementation et attribution 7,1 à 7,2 MHz)

- Décret du 23 avril 2012 (J.O. du 8 mai 2012) modification de la réglementation

- Décision ARCEP du 2 octobre 2012 (J.O. du 7 mars 2013)

- Décision ARCEP du  17 décembre 2013 (J.O. du 4 mars 2014)

- Article 25 du RR

- Recommandation CEPT T/R 61-01 (visite dans les différents Pays CEPT ou non et abrogation du Morse à l'examen)

- La résolution 640 du RR a été abrogée par la CMR-07

- Suppression de la taxe radioamateur  par loi de finance 2018-1317

 

chapitre 4.3 de la première partie

Ligne "Quart d'onde"

Ligne de transmission

Définitions :

Une ligne est un ensemble de deux conducteurs électriques acheminant d’un générateur vers une charge un signal électrique.

Une ligne symétrique est une ligne dont les deux conducteurs ont la même relation avec la masse. Elle présente une symétrie géométrique dans sa disposition. Le signal est la différence de potentiel entre les deux conducteurs. La paire torsadée ou la ligne bifilaire (échelle à grenouille) sont des exemples de lignes symétriques.

  

Câble twin lead

 

Paires torsadées

Un câble coaxial, utilisé seul, est une ligne asymétrique. Le signal est la différence de potentiel entre l’âme conductrice et la gaine métallique qui est le plus souvent la masse (référence 0v) du système.

   

A: isolant extérieur;

B: conducteur extérieur (tresse);

C: isolant diélectrique;

D: conducteur intérieur.

 

Ligne de transmission dite" microstrip" (sur circuit imprimé)

 

Une charge étant placée à l’extrémité de la ligne, la ligne doit permettre de retrouver cette charge à son entrée, quelque soit la longueur de la ligne. Cela se passe lorsque la résistance de charge est égale à l’impédance caractéristique de la ligne. C’est la condition idéale de fonctionnement.

Les caractéristiques d’une ligne sont : son impédance caractéristique (Zc), son coefficient de vélocité, son affaiblissement linéique.

L’impédance caractéristique est liée aux dimensions de la ligne :

                                                             

schémas ARRL

Le coefficient de vélocité dépend du diélectrique utilisé pour réaliser la ligne.

L’affaiblissement linéique (par mètre de longueur exprimé en dB) est lié à la qualité du diélectrique et aux sections de cuivre des conducteurs.

Constantes linéiques :

La réalisation technique d’une ligne amène des composantes électriques L et C liées à la longueur de la ligne. Pour chaque mètre la longueur des conducteurs présente une inductance Li tandis que sur  ce mètre de longueur, le diélectrique entre les deux conducteurs présente une capacité Ci.

L’impédance caractéristique de la ligne sera :

Zc = √Li/Ci

Exemple : Une ligne présentant une inductance linéique de 50 nH/m et une capacité linéique de 20 pf/m présentera une impédance caractéristique de :

Zc= √(50.10-9/20.10-12) = 50 Ω

La ligne « quart d’onde »

Comme son nom l’indique, une ligne « quart d’onde » mesure un quart de longueur d’onde, mais il faut tenir compte de la vitesse de déplacement de l’onde dans le milieu (vélocité).

Soit une ligne λ/4 utilisée à la fréquence 144MHz.

La longueur d’onde dans le vide est : λ= 300 000 000/144 000 000 = 2,083 m

Le quart d’onde est : λ/4= 0,52 m

Dans le vide ou l’air la longueur du ¼ d’onde sera 52 cm.

Mais si la ligne est réalisée avec du câble coaxial RG58 de célérité 0.66 (2/3 de la vitesse de la lumière) la longueur de la ligne sera de l= 0,52*0,66 = 0,3437 m soit 34 cm environ. L’onde met plus de temps pour parcourir la même distance.

Il est important de noter cette différence entre longueur électrique et longueur physique de la ligne.

Propriétés de la ligne λ/4 :

Adaptation d’impédance:

 

Pour une ligne λ/4 chargée par Z2, l’impédance vue de l’entrée est Z1.

La relation entre ces impédances est :

Zc2 = Z1 x Z2

Cette relation met en évidence une propriété particulière du « quart d’onde », la transformation d’impédance.

Supposons un couplage parallèle de deux antennes 50 Ω soit une impédance

Z2 = 50/2 = 25 Ω

L’émetteur ayant toujours une impédance de 50 Ω, le quart d’onde nécessaire pour adapter groupement d’antennes à l’émetteur devra avoir une impédance caractéristique Zc de :

Zc= √ (Z1 xZ2) soit => Zc = √ (50x25) = 35,3 Ω

Transformation d’impédances :

1-      Si une ligne « quart d’onde » est chargé par un court-circuit, alors l’impédance vue de l’entrée est infinie. Cette propriété est utilisée pour la réalisation de voltmètre HF à thermocouple et pour l’isolation électrique des lignes d’alimentation d’antenne de grande puissance.

2-      Si une ligne « quart d’onde » est chargé par une résistance infinie (circuit ouvert), alors l’impédance ramenée à l’entrée est nulle (court-circuit). Cette propriété est utilisée dans la réalisation de filtre coupe bande.

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chapitre 2 de la première partie

Premier QSO

Question à l'examen:

Avant de passer en émission un radioamateur doit:

  • prévenir la Gendarmerie locale
  • inscrire la liaison dans son carnet de trafic
  • s'assurer qu'il ne va brouiller aucune émission en cours (Bonne réponse)
  • éteindre son ordinateur

 


Remarques préalables:

Plusieurs points réglementaires sont à respecter avant de lancer le premier appel.

1.    Le transceiver est calé sur une fréquence autorisée pour le service radioamateur

2.    La fréquence prévue d'appel doit être écoutée afin de s'assurer qu'aucune émission n'est en cours

3.    Il est interdit de s'attribuer une fréquence spécifique

Techniquement, l'opérateur doit s'assurer que la puissance émise ne dépassera pas la puissance autorisée sur la bande sur laquelle on veut travailler.

L'adaptation de l'antenne à son émetteur doit être contrôlée (ROS) afin d'éviter les dommages à son émetteur. Ces dommages sont  sources d'émissions parasites et à ce titre interdits par la réglementation.

L'IARU, qui est  l'Association internationale des radioamateurs a élaboré un plan d'utilisation des bandes de fréquences. Aucune loi ne nous contraignant à respecter ces bandes, il est essentiel, malgré tout,  pour nous, de les respecter si nous voulons rester crédibles auprès de notre administration en respectant ce que nous avons nous même crée.

Avant de passer en émission, l'opérateur doit s'assurer qu'il va travailler dans une portion de bande prévue pour le mode d'émission qu'il va utiliser, SSB, CW, mode numérique, concours.

La grande règle est qu'il est interdit de se brouiller mutuellement !!!

Extrait de: " DEMAIN RADIOAMATEUR" publication Réseau des Émetteurs Français

Le premier QSO:

Lorsqu'on parle sur l'air pour la première fois, l'émotion est plus ou moins forte selon chacun; le débutant n'est pas à l'aise; il ne trouve pas ses mots, ne se rappelle plus ce qu'il vient de dire, se répète ou oublie des choses importantes.

Il suffit d'avoir sous les yeux, pour débuter, un modèle de QSO simple comme celui qui suit, après les appels préliminaires:

APPEL GENERAL APPEL GENERAL APPEL GENERAL

ICI FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO (trois fois)

QUI LANCE APPEL SUR LA BANDE DES VINGT METRES

ICI FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO (trois fois) SUR LA BANDE DES VINGT METRES.

APPEL GENERAL APPEL GENERAL APPEL GENERAL

ICI FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO

QUI REPASSE A L'ECOUTE DE LA BANDE TRANSMETTEZ S'IL VOUS PLAIT.

Vous passez à l'écoute: on vous appelle:

FOXTROTT 8 ALPHA BRA VO FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO.

ICI  OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC

QUI VOUS REPOND ET PASSE A VOTRE ECOUTE.

Voici ce que vous, pourrez répondre:

OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC (une seule fois est suffisante, puisque vous vous entendez mutuellement).

ICI FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO.

BONJOUR CHER OM MERCI POUR VOTRE APPEL.

JE SUIS TRES CONTENT DE VOUS CONTACTER POUR LA PREMIERE FOIS.

VOTRE CONTROLE ICI EST 58 58.

MON QTH EST PARIS PARIS.

LE PRENOM DE L'OPERATEUR EST CLAUDE CLAUDE.

COMMENT ME RECEVEZ-VOUS?

OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC ICI FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO

QUI PASSE A VOTRE ECOUTE.

Vous pouvez si la liaison est perturbée ou si votre QTH est «inconnu» épeler prénom et QTH.

Le correspondant répondra par exemple:

FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO ICI OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC.

BONJOUR CHER CLAUDE.

MERCI POUR L'EXCELLENT CONTROLE.JE VOUS RECOIS 57 57.

LE QTH EST BRUXELLES BRUXELLES.

MON PRENOM ROBERT ROBERT.

JE SUIS TRES CONTENT DE VOUS CONTACTER.

JE VAIS VOUS ENVOYER MA CARTE QSL.

VEUILLEZ M'ENVOYER LA VOTRE S'IL VOUS PLAIT.

J'ESPERE VOUS CONTACTER A NOUVEAU.

MERCI POUR LE SYMPATHIQUE QSO.

TOUTES MES 73 ET BON DX AU REVOIR CLAUDE.

FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO ICI OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC QUI REPASSE A VOTRE ECOUTE POUR LE FINAL.

Vous allez terminer ce QSO simple:

OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC ICI FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO.

TOUT OK CENT POUR CENT CHER ROBERT.

MERCI POUR LE SYMPATHIQUE QSO.

JE VAIS VOUS ENVOYER MA QSL VIA BUREAU.

J'ESPERE AUSSI VOUS RECONTACTER.73 ET AU REVOIR.

ICI FOXTROTT 8 ALPHA BRAVO QUI TERMINE AVEC OSCAR NOVEMBER 4 DELTA QUEBEC.

Lorsque vous aurez fait une dizaine de liaisons simples de ce genre, vous pourrez tout à loisir développer le QSO en le complétant par des renseignements techniques (TX, RX, Antenne...).

En règle générale, évitez de parler en «code morse» ou abréviations du code Q. Employez les analogies pour donner votre indicatif.

Soyez brefs en pensant que d'autres OM attendent leur tour pour vous contacter (ou contacter votre correspondant).

Soyez sérieux, restez dans les limites de votre autorisation, sachez que la qualité de votre émission mais aussi la façon de vous exprimer reflètent le «standing» des amateurs Français.

Pensez aux autres, ne réglez pas votre émetteur sur antenne ou sur un QSO en cours en sifflant ou en articulant des Ahhh... ou allo allo (une charge non rayonnante peut être utilisée).

En un mot, soyez courtois. Le monde entier vous écoute y compris les stations officielles...