TP LO 52 Séance n 2 : Antennes «Ricoré»

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Jean-Baptiste Auger
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1 UTBM LO 5 T séane n 3 séanes de T : - Antennes ilaires - Antennes «Rioré» - Débit réel T LO 5 Séane n : Antennes «Rioré» Déroulement de la seonde séane de T : Même type d expériene que lors de la 1 ière séane : Antenne USB Antenne de votre abriation NetStumbler RESUME 1 IER T : Emission du signal tout le long du il z' [ l / ; l / ] z l/ θ r oint de réeption du signal B E k y x alimentation ϕ - l/ our une antenne ilaire quart onde le gain maximum à θ [0; ] ϕ [0; [ r [0; [ θ (plan horizontal). 1/7

2 UTBM LO 5 T séane n atron du rayonnement d une antenne ilaire quart onde, demi onde, ou onde : oupe à angle onstant et vue tridimensionnelle Longueur de Gain l antenne maximum ilaire (dbi) λ 3.8 λ /.15 λ / QUESTION 1 : Calibrage : Test ave l antenne de réérene ourni ave le routeur. Son gain est de dbi. ϕ quelonque et θ Tableau des puissanes s Attention : pour aluler la moyenne, il aut transormer les puissanes en mw puis aluler la moyenne en mw et ensuite retransormer ette valeur en dbm (. ormule (1)). Nous vous onseillons pour gagner du temps d utiliser un tableur de type Exel. On utilisera la ormule du bilan de liaison présentée i-dessous pour déterminer la valeur de aaiblissement gain qui restera invariant tout au long de émise propagation antenne reeption l expériene. La ormule du bilan de la liaison est : perte gain aaiblissement gain émise able et onneteur antenne emission propagation antenne reeption si les puissanes sont en miliwatt et les gains, perte et aaiblissement sans unité. émise able et onneteur antenne emission propagation antenne reeption perte gain aaiblissement gain si les puissanes et aaiblissement sont en dbm et les gains, perte et aaiblissement en db. /7

3 UTBM LO 5 T séane n Antenne USB Antenne de votre abriation NetStumbler uissane (dbm) (aluler par NetStumbler) Gain de l antenne de réeption (dbi) Aaiblissement dû à la propagation de l onde dans l espae (db) Gain de l antenne d émission (dbi) ertes dues au ils et au onneteur (db) Termes invariants pour toutes les expérienes uissane émisse par le router (dbm) émise aaiblissementpropagation gainantenne reeption -... uissane (dbm) Gain (dbi) ertes (db) antenne onstruteur ertes (db) 0 Antenne quart onde Antenne malongo Antenne pringles Gain (dbi) QUESTION : Caluler le gain maximal pour une antenne 1/4 onde est-à-dire de longueur 1 l λ 4 Tableau des puissanes s gain maximum g( θ ) Données : - la perte du âble est de 0,6 db/m et le âble ait m. - la perte due au onneteur est de 0,8 db. 3/7

4 UTBM LO 5 T séane n THEORIE OUR UNE ANTENNE DANS UN GUIDE D ONDE (DANS UNE BOITE) : ond de la boîte λ g / 4 1 l λ 4 D diamètre de la boîte alimentation Modes TE, TM et TEM Les ondes életromagnétiques guidées, à la diérene des ondes se propageant dans le vide, ne sont pas toujours transverses, est-à-dire que les hamps életrique et magnétique ne sont pas néessairement perpendiulaires à la diretion de propagation (l axe des y). Il aut onsidérer diérents modes de propagation pour une valeur donnée de la réquene. On distingue les as suivants : - Mode TEM (Transverse Eletrique et Magnétique) : les hamps B et E sont perpendiulaires à la diretion de propagation, omme si l onde se propageait dans le vide. Ce type de propagation est impossible dans un guide d onde ermé. - Mode TM (Transverse Magnétique) : le hamp B est perpendiulaire à la diretion de propagation, mais Ey 0. - Mode TE (Transverse Eletrique) : le hamp E est perpendiulaire à la diretion de propagation, mais By 0. Les modes TE et TM ont ei de partiulier qu ils ont intervenir une réquene de oupure, en deçà de laquelle la propagation selon e mode est impossible. Dans un tube ylindrique, le signal peut vibrer selon plusieurs «modes». Le mode prinipale, elui dont la réquene de oupure est la plus basse et que l on veut garder, est le mode TE11 TE11 1,841 de réquene de oupure ave D le diamètre du ylindre. Le mode suivant D TM 01,405 est le mode TM01 dont la réquene de oupure est. Tous les autres modes D ont des réquenes de oupure plus élevé. Les modes TE11, TM01, TE1 et TM11 sont possibles Les modes TE11, TM01 et TE1 sont possibles Seuls les modes TE11et TM01 sont possibles Seul le mode TE11est possible Auun mode n est possible : pas de propagation Fréquene de oupure TM11 TE1 TM 01 TE11 Les ondes doivent être omprises dans le mode TE11 max(anal 13) min(anal 1) 4/7

5 UTBM LO 5 T séane n QUESTION 3 : Sahant que le signal pour les normes IEE80.11b et g est ompris entre 400 MHz ( min(anal 1) ) et 483 MHz ( max(anal 13) ), aluler les diamètres minimum et maximum d une boîte ain de ne garder que le mode TE11 et ne pas être embêter par le mode TM01 et les TE11 TM 01 autres. min(anal 1) > et max(anal 13) < L onde életromagnétique qui va véritablement se propager dans la boîte est appelé onde stationnaire du guide d onde. Sa longueur d onde λ n est pas la même que la longueur d onde du signal émis ( λ 0 ), mais dépend de la réquene de oupure du mode de propagation utilisé dans la boîte. Dans notre as où l on seul le mode prinipal TE11 est possible on détermine λg a l aide de la ormule suivante : λ λ λ où λ est le longueur d onde de oupure du mode TE11 : λ TE11 0 g g Le mode TE11 E B z θ [0; ] ϕ [0; [ r [0; [ θ r ϕ oint de réeption du signal y x QUESTION 4 : our une antenne 1/4 onde dans un guide d onde (une boîte) aluler le gain maximum està-dire pour θ (plan horizontal) et ϕ 0 (en ae du trou). our une antenne de type «Malongo» Tableau des puissanes s 5/7

6 UTBM LO 5 T séane n g( θ, ϕ 0 ) our une antenne de type «ringles» Tableau des puissanes s g( θ, ϕ 0 ) QUESTION 5 : our l antenne dont vous avez trouvé le meilleur gain maximum, mesurer la puissane selon les 8 diérentes valeurs de l angle ϕ i-dessous et en déduire le gain selon et angle. 1. ϕ 0. ϕ 45 g( θ, ϕ 0 ) g( θ, ϕ 45 ) 3. ϕ ϕ 135 g( θ, ϕ 90 ) g( θ, ϕ 135 ) 5. ϕ ϕ 5 g( θ, ϕ 180 ) g( θ, ϕ 5 ) 7.ϕ ϕ 315 g( θ, ϕ 70 ) g( θ, ϕ 315 ) ϕ uissane (dbm) Gain (dbi) ertes (db) ertes (db) Gain (dbi) 6/7

7 UTBM LO 5 T séane n Dessiner le diagramme de rayonnement : ϕ 0 (gain maximum) ϕ 70 ϕ 90 ϕ 180 RAORT DU T : Le rapport du T doit rendre ompte des expérienes réalisées, de vos observations (même étranges), de l analyse des résultats obtenus, et les omparaisons ave les aluls théoriques. ANNEXE : Rappel sur les unités les miliwatt et le dbm. A[ dbm] 10 ( ) ( ) ( ) A[ mw ] A[ dbm] [ mw ] 10 A[ dbm] A[ mw ] [ dbm] 10 log A[ mw ] (1) 10 Le gain est sans unité (ar est un rapport de puissane), mais on a outume de le donner en dbi pour «déibel isotope» : g[ dbi] 10log 10 g[sans unité]. anaux de réquene de la norme 80.11b/g : Le spetre débute à 400 MHz et se termine à 483,5 MHz. anal 1 : 41 MHz anal : 417 MHz anal 3 : 4 MHz anal 4 : 47 MHz anal 5 : 43 MHz anal 6 : 437 MHz anal 7 : 44 MHz anal 8 : 447 MHz anal 9 : 45 MHz anal 10 : 457 MHz anal 11 : 46 MHz anal 1 : 467 MHz anal 13 : 47 MHz λ / / k λ : longueur d onde k : nombre d onde : réquene : vitesse de la lumière 7/7

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