R glementation Chapitre 5 Premi re partie Puissance, d cibels, gammes d onde et antennes

1. R�glementationChapitre 5 � Premi�re partiePuissance, d�cibels, gammes d�onde et antennes

2. R-5) Connaissances techniques de base Attention : ce chapitre est � l�origine de nombreux �checs � l�examen de classe 3 : NE LE NEGLIGEZ PAS En th�orie, les calculs demand�s devraient pouvoir �tre effectu�s �de t�te� mais l�utilisation de votre calculette (autoris�e si elle n�est pas programmable) vous rassurera. Ne r�pondez qu�aux questions dont vous �tes s�rs de la r�ponse (- 1 point pour une r�ponse fausse mais pas de p�nalit�s si vous ne r�pondez pas) Les questions portant sur ce chapitre qui sera vu en deux s�ances forment 3 familles de questions de l�examen de classe 3, soit 6 questions syst�matiquement En marron : lien vers la page Textes.html (site du Radio Club)

3. R-5) Connaissances techniques de base Extraits de l�annexe I de l�arr�t� du 21 septembre 2000 Chapitre 3 Brouillages et protections 1. Brouillage des �quipements �lectroniques : Brouillage avec le signal d�sir� ; Intermodulation ; D�tection par les circuits audio. 2. Cause de brouillage des �quipements �lectroniques : Champ radio�lectrique rayonn� par une cha�ne d'�mission ; Rayonnements non essentiels de l'�metteur ; Effets ind�sirables sur l'�quipement : par l'entr�e de l'antenne, par d'autres lignes, par rayonnement direct, par couplage. 3. Puissance et �nergie : Rapports de puissance correspondant aux valeurs en dB suivantes : 0 dB, 3 dB, 6 dB, 10 dB et 20 dB (positives et n�gatives) Rapports de puissance entr�e/sortie en dB d'amplificateurs et/ou d'att�nuateurs ; Adaptation (transfert maximum de puissance) ; Relation entre puissance d'entr�e et de sortie et rendement : ? = P entr�e / P sortie x 100% Puissance cr�te de la porteuse modul�e [PEP]. 4. Protection contre les brouillages : Mesures pour pr�venir et �liminer les effets de brouillage ; Filtrage, d�couplage, blindage. 5. Protection �lectrique : Protection des personnes et des installations radioamateurs ; Alimentation par le secteur alternatif ; Hautes tensions ; Foudre ; Compatibilit� �lectromagn�tique

4. R-5) Connaissances techniques de base Extraits de l�annexe I de l�arr�t� du 21 septembre 2000 (suite) Chapitre 4 Antennes et lignes de transmission 1. Types d'antennes : Doublet demi-onde aliment� au centre, aliment� par l'extr�mit� et adaptations Doublet avec trappe accord�e, doublet repli� Antenne verticale quart d'onde [type GPA] A�rien avec r�flecteurs et/ou directeurs [Yagi] Antenne parabolique 2. Caract�ristiques des antennes : Imp�dance au point d'alimentation Polarisation Gain d'antenne par rapport au doublet par rapport � la source isotrope Puissance apparente rayonn�e [PAR] Puissance isotrope rayonn�e �quivalente [PIRE] Rapport avant/arri�re Diagrammes de rayonnement dans les plans horizontal et vertical 3. Lignes de transmission : Ligne bifilaire, c�ble coaxial Pertes, taux d'onde stationnaire Ligne quart d'onde imp�dance Transformateur, sym�triseur Bo�tes d'accord d'antenne Extraits du programme HAREC (recommandation T/R 61-02), partie technique : Chapitre 6 (antennes et lignes de transmission), chapitre 9 (brouillage et protection) et chapitre 10 (protection �lectrique)

5. R-5.1) Puissances, rapports de puissance et d�cibels (dB) La puissance d��mission est issue d�amplificateurs successifs et s�exprime en watts (symbole W). Un amplificateur se repr�sente par un triangle : l�entr�e se trouve sur un c�t� (� gauche g�n�ralement) et la sortie se trouve sur la pointe oppos�e Le d�cibel (dB) est une unit� permettant d'exprimer un rapport entre deux grandeurs de m�me nature mesur�es par exemple � l�entr�e et � la sortie d�un circuit. pour l�examen de classe 3, seuls sont � conna�tre les 9 rapports en puissance suivants :

6. R-5.1) Puissances, rapports de puissance et d�cibels (dB) Caract�ristiques de d�cibels : un nombre de d�cibels positif indique un gain un nombre de d�cibels n�gatif indique une perte les gains successifs s�additionnent les pertes successives se soustraient des gains toutes ces caract�ristiques viennent du fait que les d�cibels sont d�finis � partir de logarithmes Les d�cibels permettent d�exprimer aussi des niveaux relatifs (par rapport � une r�f�rence connue) : le gain d'une antenne se d�finit par rapport � une antenne de r�f�rence (doublet ou antenne isotropique). le gain avant/arri�re d�finit la directivit� des antennes Yagi

7. R-5.1) Puissances, rapports de puissance et d�cibels (dB) Exemples de calcul sur les d�cibels :

8. R-5.1) Puissances, rapports de puissance et d�cibels (dB) Puissance cr�te de la porteuse modul�e En modulation d�amplitude, la puissance d��mission varie au cours du temps. Dans ce cas, la mesure de la puissance se fera sur les pointes d�amplitude ce qui am�ne � d�finir la puissance cr�te appel�e aussi puissance de pointe de l�enveloppe

9. R-5.1) Puissances, rapports de puissance et d�cibels (dB) Le rendement d�termine la qualit� du transfert de puissance. Le rendement est : exprim� en % toujours inf�rieur � 100% �gal au rapport obtenu en divisant la puissance utile (puissance �mise) par la puissance consomm�e totale. Exemples de calcul de rendement :

10. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Relation longueur d�onde / fr�quence La longueur d�onde (l, en m�tres) est la distance parcourue dans le vide (ou dans l�air) par l�onde au cours d�une dur�e �gale � la p�riode du signal. Dans le vide, les ondes radio se d�placent � la vitesse de la lumi�re (300.000 km/s) La fr�quence (F en hertz, Hz) est le nombre de p�riode du signal par seconde. la fr�quence peut �tre donn�e dans un multiple du hertz�: 1 kHz (kilohertz) = 1.000 Hz, 1 MHz (m�gahertz) = 1.000 kHz, 1 GHz (gigahertz) = 1.000 MHz.

11. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Exemples de conversion longueur d�onde/fr�quence :

12. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Les gammes d�ondes les gammes d�ondes sont � conna�tre dans le cadre de la d�claration PAR pr�vue par le d�cret du 17/12/07 modifi�. ces questions ont �t� class�es par l�ANFR dans l�une des trois familles de technique de l�examen de classe 3. voir aussi page CNFRA dans Radio-REF de f�vrier 2010 : ici

13. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Quatre antennes sont � conna�tre : doublet demi-onde (dip�le) doublet demi-onde repli� (trombone) antenne verticale quart d�onde (GP) antenne Yagi (directive, beam en anglais) le programme cite aussi l�antenne parabolique, le doublet � trappes et le doublet aliment� � une extr�mit� mais aucune question n�a �t� recens�e Pour chacune de ces antennes, il faut conna�tre : sa longueur th�orique (et savoir la calculer) son imp�dance ses sp�cificit�s de fonctionnement son diagramme de rayonnement la r�partition tension/intensit� le long du brin rayonnant n�est pas au programme de l�examen de classe 3. voir aussi page CNFRA dans Radio-REF de f�vrier 2011 : ici

14. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Doublet demi-onde (dip�le) antenne de base aliment�e par son milieu > form�e de 2 quart d�onde isol�e dans l�espace et loin du sol longueur l/2 imp�dance 73 W 52 W 36 W

15. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Doublet demi-onde repli� (trombonne) longueur l/2 la longueur du fil mesure une longueur d�onde enti�re imp�dance 300 W le fil ��retour�� doit �tre proche du fil du dip�le

16. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Antenne quart d�onde verticale (GP) la partie manquante du dip�le (2�me quart d�onde) est remplac� par : le sol ou une masse m�tallique plan de sol (radiants) longueur l/4 imp�dance 36 W 52 W

17. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Antenne directive Yagi (beam) en ajoutant des �l�ments parasites, on d�forme les lobes de rayonnement du brin rayonnant en concentrant l��nergie dans une direction les brins les plus courts sont devant (brins directeurs) les brins les plus longs sont les r�flecteurs imp�dance plus il y d��l�ments, plus le gain est important, plus l�imp�dance de l�antenne est faible

18. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Le gain d'une antenne se mesure dans la direction maximum de rayonnement. Le gain d�une antenne se calcule en dB par rapport � l'antenne doublet (dBd) ou par rapport � l'antenne isotropique (dBiso). ou encore par rapport � la puissance �mise vers l�arri�re de l�antenne (gain avant/arri�re d�une antenne directive) L�antenne isotropique est une antenne id�ale et n�existe que dans la t�te des physiciens : c�est un point qui rayonne uniform�ment son diagramme de rayonnement est une sph�re. le doublet demi-onde a un gain de 2,14 dB par rapport � l'antenne isotropique.

19. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes Les diagrammes de rayonnement

20. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes La puissance apparente rayonn�e (P.A.R.) est : la puissance d'alimentation de l'antenne multipli�e par le rapport arithm�tique correspondant au gain de l�antenne par rapport au doublet (il faut transformer les dBd en rapport). �gale � la puissance qu'il faudrait appliquer � un dip�le pour avoir la m�me puissance rayonn�e dans la direction la plus favorable de l'antenne. la puissance isotrope rayonn�e �quivalente (PIRE) prend pour r�f�rence l'antenne isotropique. des calculs de PAR seront pr�sent�s dans le prochain cours. la PAR est � d�clarer dans le cadre du d�cret du 17/12/07 modifi�

21. R-5.2) Types et caract�ristiques des antennes L�angle d'ouverture d'une antenne est l��cart d'angle entre les directions pour lesquels la puissance rayonn�e est la moiti� (�3�dB) de la puissance  rayonn�e dans la direction la plus favorable. Rapport avant/arri�re se mesure en dB (pour les antennes directionnelles) Polarisations : selon la position du brin rayonnant, l�onde rayonn�e est polaris�e verticalement ou horizontalement. il existe aussi des polarisations circulaires (droite ou gauche) et obliques Couplage d�antennes : coupler id�alement 2 antennes revient � doubler la PAR (gain de 3 dB) coupler id�alement 3 antennes multiplie par 3 la PAR coupler id�alement 4 antennes multiplie par 4 la PAR (gain de 6 dB)

22. Les questions pos�es � l�examen Les d�cibels Rapport de puissance correspondant � un gain de 6 dB ?a) 4 � bonne r�ponse b) 2c) 8d) 12 Quelle est la puissance en sortie d'un �metteur de 25 W suivi d�un amplificateur de 20 dB de gain ?a) 2500 W � bonne r�ponse b) 5 W c) 20 W d) 500 W Rendement Calculer le rendement d'un amplificateur avec Pe =�100 W et Ps = 80 Wa) 80% - bonne r�ponseb) 125%c) 800%d) 64%

23. Les questions pos�es � l�examen Les gammes d�ondes Symbole des ondes myriam�triques. a) VLF � bonne r�ponseb) UHF c) VHF d) SHF �tendue des ondes d�cim�triquesa) 0,3 � 3 GHz � bonne r�ponseb) 3 � 30 GHzc) 30 � 300 GHzd) 3 � 30 MHz Longueur d�onde des ondes d�cim�triques. a) 100 m � 10 mb) 10 m � 1 mc) 1 m � 10 cm � bonne r�ponse d) 10 cm � 1 cm

24. Les questions pos�es � l�examen Les antennes Quelle est l'imp�dance du doublet demi-onde repli� par rapport � un "doublet classique" ?a) le quadruple � bonne r�ponse (300 / 73 = 4,11 - la r�ponse est donc arrondie) b) le doublec) la m�me d) la moiti� Quelle antenne ne peut utiliser un radioamateur ? a) Yagi b) 5/8 c) isotrope � bonne r�ponse (cette antenne n�existe pas�)d) omnidirectionnelle Cocher l'affirmation vraie sur une antenne Yagi�:a) le fait d'ajouter des �l�ments diminue l'imp�dance � bonne r�ponseb) le rayonnement est parall�le au dip�le � faux : perpendiculairec) l��l�ment directeur est plus long que le brin rayonnant � faux : plus courtd) tous les �l�ments sont des brins rayonnants � faux : il y a un brin rayonnant et des �l�ments parasites. L�antenne ��log-p�riodique�� poss�dent ces caract�ristiques mais ne peut �tre class�e comme une antenne Yagi

25. Les questions pos�es � l�examen Les antennes A quelle antenne correspond ce diagramme de rayonnement ?a) doublet demi-onde � bonne r�ponse b) Yagi c) GPd) � d�onde Unit� du rapport avant/arri�re d'une antenne�?a) d�cibels � bonne r�ponseb) voltsc) m�tresd) hertz Polarisation d'une antenne GP ?� a) verticale � bonne r�ponse (antenne GP = quart d�onde vertical)b) horizontalec) circulaired) oblique

26. Retrouvez-nous tous les vendredis soir au Radio-Clubde la Haute �le � Neuilly sur Marne (93) F5KFF-F6KGL ou sur 144,575 MHz (FM) ou encore sur Internet. Tous les renseignements sont sur notre site Internet