Antenne Cadre

Antenne cadre

L' antenne cadre ou antenne cadre magnétique est simple, bon marché et elle convient à de multiples usages. Ce type d'antenne peut prendre différentes formes telles que le rectangle, le carré, le triangle, l'ellipse, le cercle et d'autres formes.

Elle peut être utilisée depuis des fréquences de quelques dizaines de kilohertz jusqu'à des fréquences de plusieurs gigahertz et même comme sondes de mesure de champ dans des applications à micro-ondes.

Pour leur étude, il faut les différencier entre trois catégories : les cadres électriquement petits, les cadres électriquement grands et les cadres de dimension intermédiaire. Les cadres électriquement petits sont ceux dont la longueur totale (nombre de tours fois la circonférence) est inférieure au dixième de la longueur d'onde. Les cadres électriquement grands sont ceux dont la circonférence est environ égale à la longueur d'onde, on les classe dans la catégorie des antennes en forme de boucles résonantes.

Cadre de petites dimensions

Antenne cadre magnétique

Les antennes cadres électriquement petites ont une résistance de radiation ( ou de rayonnement) proportionnelle à la puissance 4 des dimensions. Pour cette raison, pour les petites antennes, cette résistance de radiation est faible par rapport à la résistance de pertes, et le rendement, qui dépend du rapport de ces résistances, est donc généralement faible. Le coefficient de surtension des ces antennes est en contre partie très élevée, et elles ne conviennent que pour une bande d'utilisation étroite.Leur utilisation se justifie quand l'espace est limité. C'est une antenne utilisée en intérieur sur ondes décamétriques par certains radioamateurs disposant de peu de place. On l'utilise également sur les RFID et les lecteurs de cartes à puces en bandes basses, sur les émetteurs miniaturisés ( clès de voitures, etc..)

Le cadre se commporte comme une inductance (Lb) que l'on accorde à l'aide d'un condensateur variable (CV) sur la fréquence d'utilisation. La boucle de couplage (Lc) présente à ses bornes une impédance compatible avec celle du câble coaxial. Le cadre représenté sur la figure est circulaire car cette forme est celle qui présente le plus de surface pour un périmètre donné. L'octogone ou le carré sont parfaitement utilisables au prix d'une légère perte de rendement et de gain.

Elles sont aussi utilisées en réception quand l'efficacité de l'antenne n'est pas importante , comme sondes de mesure de champ et comme antennes directionnelles pour la navigation à ondes radio. Le diagramme de rayonnement d'un tel cadre est semblable à celui d'un dipôle infinitésimal avec un nul perpendiculaire au plan du cadre et un maximum de gain dans le plan du cadre. Plus la longueur totale du cadre augmente et sa circonférence se rapproche de la longueur d'onde dans le vide, plus la direction du maximum de gain se déplace du plan du cadre jusqu'à sa perpendiculaire.

La résistance de radiation du cadre peut être augmentée en augmentant son périmètre ou le nombre de tours. Un autre moyen est d'insérer un cœur en ferrite à très haute perméabilité ; nous aurons alors un cadre en ferrite. Les antennes cadres, sensibles en réception au champ H, sont parfois utilisées pour leur effet antiparasite. En effet, en fréquences basses, les sources de parasites sont généralement des sources de champ électrique ( l'onde électromagnétique ne présentant un rapport E/H constant qu'à une distance de la source égale environ à un quart de la longueur d'onde). Pour cette raison, une antenne cadre placée à proximité d'une source de parasites aura moins tendance à récupérer le champ E de cette source de parasites.

Les antennes cadres électriquement grandes sont utilisées dans des antennes directionnelles telles que les antennes yagi-uda ou les antennes quad.

Bibliographie

  • Antenna Theory - Analysis and Design (2nd Ed), Constantine A. Balanis, John Willey, 1997
  • ARRL Antenna Book, 18th Edition. Ouvrage collectif publié par l'American Radio Relay League.

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