Diagramme de rayonnement d'antenne - Exemple d'utilisation

Depuis plusieurs années, des logiciels spécialisés dans le domaine de la simulation d'antennes sont apparus certains d'entre eux sont disponibles en version freeware. Parmi ces freewares, MMANA-GAL développé par le radio amateur japonnais JE3HHT est l'un des plus populaires.

Nous allons tenter de simuler une antenne dont la géométrie est simple par exemple un dipôle taillé pour la bande des 27 MHz.

Démarrons MMANA-GAL


En haut et à gauche de l'écran, on distingue 4 onglets: 'Geometry', 'View', 'Calculate' et 'Far Field Plot'.
C'est l'onglet dans lequel on se trouve au démarrage de MMANA. C'est ici qu'on définit la géométrie de l'antenne, son point d'alimentation et la fréquence sur laquelle la simulation sera faite.
On y verra l'antenne [g]'Calcultate'[/g]: on y lancera la simulation et voir les résultas sous forme de chiffres [g]'Far Field'[/g]
C'est ici que devraient apparaître les résultats sous forme numérique et graphique

Il faut savoir que dans MMANA, les antennes sont définies comme un ensemble de fils que dont on précise les coordonnées X,Y Z de leurs extrémités. C'est exactement le même principe que de donner sa position géographique en indiquant sa latitude (X), sa longitude (Y) ainsi que son altitude (Z). Dans le cas du dipôle, l'antenne est constituée d'un seul fil (qui est interrompu par le point d'alimentation). Nous allons donc définir les coordonnées de ses 2 extrémités.


Géométrie de l'antenne analysée

Le dipôle est parallèle sur l'axe Y et à 5m de hauteur (Z=5m). Une de ses extrémités sera positionnée à -2m68 et l'autre à +2m68 sur l'axe Y.

La première extrémité du dipôle est donc localisée en X=0, Y=2m64 et Z=5m. Ces valeurs sont à taper sous X1(m), Y1(m), Z1(m). De même, on définit les coordonnées de la seconde extrémité en X=0, Y= -2m64 et Z=5m. Taper ces valeurs sous X2(m), Y2(m) et Z2(m).

On suppose ensuite que le diamètre du fil avec lequel le dipôle sera construit a 2mm de diamètre, soit 1mm de rayon. On tape donc la valeur 1 dans la colonne R(mm).

Le dipôle est fonctionner sur la bande des 11m. On définit sa fréquence de travail à 27.5 MHz. Le câble coaxial d'alimentation sera connecté au centre de l'antenne.
Pour définir l'alimentation on écrit dans la case adéquate le texte W1C (='Wire 1 Center',en français au centre du fil numéro 1)

On termine par donner un nom à l'antenne.


Entrée des paramètres de l'antenne

A ce stade, l'antenne est complétement définie. Vérifions qu'on n'a pas commis d'erreur en visualisant l'antenne dans le second onglet dénommé 'View'. Vous devriez obtenir une image semblable à la figure ci-dessous. Assurez vous de sélectionner 'Free Space' (espace libre), cela évite d'inclure dans la simulation l'effet du sol sur le comportement de l'antenne.


Vue 3D sur le dipôle

Passons dans l'onglet 'Calculate' et assurons nous qu'il est semblable à celui présenté sur la figure 5. Cliquons sur le bouton 'Start', et vous devriez obtenir l'écran montré sur la figure 6.


Figure 5: lancement de la simulation


Résultats sous forme numérique


Les résultats apparaissent sous forme numérique dans cet onglet.
On remarquera que l'impédance du dipôle simulé proche des 72 ohms prévus dans la théorie, le SWR (TOS) vaut environ 1.4 pour une impédance de 50 Ohms de référence et un Gain de 2.13 dBi, soit quasiment le 0 dBd.

Passons aux graphiques de diagramme de rayonnement en cliquant sur l'onglet 'Far Field Plot'.
La forme du rayonnement éléctromagnétique apparaît dans les graphiques bien connus de la figure 7 et, en cliquant sur le bouton '3D FF', cette information apparaît dans une vue 3D sur la huitième figure.


Diagrammes de rayonnement en azimuth et élévation


Diagramme de rayonnement en vue 3D

Voilà, nous sommes maintenant arrivés au terme de cette simulation. J'espère vous avoir fait passer un bon moment à la découverte de ce merveilleux logiciel...
73, L X 2 D X