Antennes et Lignes de transmission Matériel de formation pour les formateurs du sans fil.

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1 Antennes et Lignes de transmission Matériel de formation pour les formateurs du sans fil

2 2 Objectifs comprendre les différentes propriétés des antennes de façon à être en mesure de choisir l'antenne appropriée pour une application particulière. Les antennes sont l'interface entre les ondes guidées (à partir d'un câble) et les ondes non guidées (dans l'espace). Sachez que pas tous les types de câbles sont appropriés pour une utilisation avec les systèmes sans fil. Identifier les différents types de connecteurs de câble et comprendre quand chacun de ces genres est nécessaire. 2

3 3 Lignes de transmission et antennes Une ligne de transmission est le dispositif utilisé pour guider lénergie de la fréquence radio (RF) d'un point à un autre (par exemple un câble coaxial). Une antenne est la structure associée à la région de transition d'une onde guidée à une onde libre dans l'espace, rayonnant de l'énergie RF.

4 4 Connexions des systèmes sans fil connecteur cable coaxiale antenne

5 5 Lignes de transmission coaxiales

6 6 La perte (ou atténuation) d'un câble coaxial dépend de la construction du câble et la fréquence de fonctionnement. Le montant total de la perte est proportionnelle à la longueur du câble. type de cablediametre atténuation à 2.4 GHz atténuation à 5.3 GHz RG-584.95 mm0.846 dB/m1.472 dB/m RG-21310.29 mm0.475 dB/m0.829 dB/m LMR-40010.29 mm0.217 dB/m0.341 dB/m LDF4-50A16 mm0.118 dB/m0.187 dB/m http://www.ocarc.ca/coax. htm

7 7 Impédence Dans une certaine mesure, tous les matériaux s'opposeront à la circulation d'un courant alternatif. Cette opposition est appelée impédance, et est analogue à la résistance dans les circuits DC. La plupart des antennes de communication commerciales ont une impédance de 50 ohms, tandis que les antennes et les câbles de télévision ont généralement une impédance de 75 ohms. Assurez-vous que l'impédance caractéristique du câble entre la radio et l'antenne est de 50 ohms. Toute différence entrainera des réflexions et pertes de puissance indésirables.

8 8 Reflexions et VSWR RMS voltage V min V max Voltage Standing Wave Ratio (rapport d'ondes stationnaires) VSWR = V max V min Une impédance inadaptée cause des réflexions et une augmentation du VSWR.

9 9 Impédence adaptée = transfert de puissance maximum Pour un transfert de puissance maximale, la valeur absolue de l'impédance de charge |Z L | doit être égale a celle de l'impédance de source |Z S |. transfert de puissance 100 % 0% l'impédance de charge |Z L | = |Z S |

10 10 Les connecteurs Les connecteurs présentent une grande variété de formes et de tailles. En plus de types standard, les connecteurs peuvent être de polarité inverse (sexes inversés) ou de filetée inverse.

11 11 Adaptateurs et Pigtails Les adaptateurs et pigtails sont utilisés pour interconnecter les différents types de câbles ou de dispositifs. SMA female to N male N male to N male N female to N female SMA male to TNC male SMA male to N female U.FL to N male pigtail U.FL to RP-TNC male pigtail

12 12 Théorie: antennes isotropiques Une antenne isotrope rayonne l'énergie quelle a reçue dans toutes les directions dans l'espace. Cest seulement un modèle idéal qui ne peut être construit. Les antennes dans le monde réel sont caractérisées par leur capacité à rayonner plus fortement dans certaines directions que dans d'autres, ce qui est appelé directivité. Lorsque vous prenez en compte l'efficacité de l'antenne, cette préférence pour une direction de rayonnement est appelé gain.

13 Les antennes najoutent pas de la puissance. Elles dirigent la puissance disponible dans une direction particulière. Le gain d'une antenne est mesuré en décibels dBi (décibels par rapport à une antenne isotrope). dBi

14 14 Directionnel et Omnidirectionnel Antenne parabolique omni

15 15 Caractéristiques dantenne gamme de fréquence utilisable (bande passante) diagramme de rayonnement (largeur de faisceau, lobes, lobe arrière, rapport avant-arrière, localisation des vides) Le gain maximum Impédance d'entrée taille physique et la résistance au vent Coût Lors de l'achat d'une antenne, quelles sont les caractéristiques importantes à considérer?

16 16 Bande Passante La bande passante désigne la gamme des fréquences dans laquelle l'antenne peut fonctionner correctement. Vous devez choisir une antenne qui fonctionne bien pour les fréquences que vous souhaitez utiliser (par exemple, utiliser une antenne de 2,4 GHz pour le 802.11 b/g et une antenne 5 GHz pour les normes 802.11a). wide bandnarrow band frequency efficiency

17 17 Diagramme de Rayonnement Le diagramme de rayonnement d'une antenne est une représentation graphique de la répartition de la puissance rayonnée par, ou reçue par l'antenne. Ceci est présenté comme une fonction des angles de direction axés sur l'antenne. Les diagrammes de rayonnement utilisent habituellement un format polaire.

18 18 Diagramme de rayonnement Voici un tracé de format rectangulaire et un tracé de format polaire de la même antenne (dans un seul plan). Les systèmes de coordonnées polaires sont de loin plus fréquents que les tracés rectangulaires, car ils donnent une meilleure représentation visuelle des performances de l'antenne dans toutes les directions.

19 19 Largeur du lobe La largeur de faisceau d'une antenne est la mesure angulaire de cette partie de l'espace ou la puissance rayonnée est supérieure ou égale à la moitié de sa valeur maximale. half power -3dB

20 20 Rapport avant-arrière Le rapport avant-arrière d'une antenne directionnelle est le rapport de la directivité maximale de l'antenne à sa directivité dans la direction opposée. front back front back Dans cet exemple, le rapport f/b est: 0 dB - (-25 dB) = 25 dB

21 21 Polarisation Les ondes électromagnétiques ont des composantes électriques et magnétiques. La polarisation des antennes émettrices et réceptrices doivent correspondre pour des communications optimales.

22 22 Polarisation dantenne ? ? Vertical Horizontal

23 23 Réciprocité Les caractéristiques de l'antenne comme le gain, largeur de faisceau, l'efficacité, la polarisation, et l'impédance sont indépendantes de l'utilisation de l'antenne soit pour émettre ou recevoir. Une autre façon de le dire, c'est que les caractéristiques de transmission et de réception d'une antenne sont réciproques.

24 24 Antenne parabolique avec Radome Antenne a Grille parabolique Antenne sectorielle Charge du vent

25 25 Effets dintempéries grille parabolique grille parabolique (couverte de neige)

26 26 Protection dantennes contre les intempéries La plupart des problèmes d'antenne sont causés par des connexions par câble coaxial qui se desserrent à cause des vibrations, permettant à l'humidité de pénétrer dans linterface du connecteur. Protéger toutes les connexions extérieures contre les intempéries.

27 27 Types dantennes Omnidirectionnelle Dipole Monopole Slotted Waveguide Collinear Directionnelle Patch Sectorial Dish Cantenna Biquad Yagi

28 28 Dipole 1/2 longueur d'onde Deux éléments de 1/4 λ 2,15 dBi de gain ~ 36 Ω d'impédance Très facile à construire sur une large plage de fréquences Omnidirectionnelle dans le plan perpendiculaire aux éléments 72 ohms impédance d'entrée correspond à peu près au câble coaxial 50 Ohm

29 29 Antenne Marconi ou Monopole élément vertical 1 / 4 λ Un bon plan de masse est nécessaire omnidirectionnelle dans le plan horizontal 5,14 dBi ~ 36 Ω d'impédance

30 30 Antenne Patch

31 31 Types dantennes reflecteur parabolique antennes panneaux

32 32 Réflecteur Do-it-yourself Vous pouvez fabriquer votre propre réflecteur en utilisant une feuille d'aluminium, du carton ou du papier épais, des ciseaux et de la colle.

33 33 Reflecteurs paraboliques Forme dantenne parabolique/grille. Les réflecteurs en coin sont également efficaces.Gain = ~ (D / λ) 2 Largeur de pole (Beamwidth) =~ λ / D Elle doit avoir lalimentation correcte, positionnée au point focal du reflet, autrement les alimentations Off-center (par exemple pour la télévision par satellite) sont difficiles à aligner.

34 34 Do-it-yourself Cantenna Des antennes WiFi peu coûteuses et efficaces peuvent être fabriquées à partir de boîtes de conserve.

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38 38 Conclusions Les antennes sont l'interface entre les ondes guidées et non guidées. Les antenne ont des formes et tailles différentes. La taille de l'antenne doit être d'au moins une fraction de la longueur d'onde qu'elle gère. Limpédance de l'antenne doit correspondre à la ligne de transmission. Il n'y a pas de « meilleure antenne » pour chaque application, le choix est toujours un compromis entre la réalisation de longues distances et la couverture dune large zone. Utiliser des antennes à gain élevé pour atteindre de longues distances, et des antennes omni ou sectorielles pour couvrir de vastes zones. 38

39 Pour plus de détails sur les sujets abordés dans cette leçon, veuillez, s'il vous plaît, vous référer au livre « Réseaux sans fil dans les Pays en Développement », disponible en téléchargement gratuit dans de nombreuses langues sur http://wndw.net/ Merci pour votre attention