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Les types de polarisation d'antenne
Par Martin VE2BQA
La polarisation d'une antenne est définie par le plan électrique de l'antenne.
Lorsqu'une antenne transmet une onde elle crée un champ magnétique qui est produit par le passage
du courant dans l'élément rayonnant de l'antenne. À ce champ magnétique s'ajoute un champ
électrique qui est en fait le courant électrique lui-même dans le conducteur. Les deux champs
sont en phase du point de vue amplitude mais ils sont déphasés de 90 degrés sur le plan de la
direction de la propagation. Le schéma suivant montre la position relative les deux champs :
Le plan X-Z contient le champs magnétique(Plan H). Le champs électrique(Plan E)
est contenu dans le plan X-Y. La propagation se fait selon l'axe des X.
La façon la plus simple de voir si la polarisation d'une antenne est verticale ou horizontale est
de regarder si les éléments physiques de l'antenne sont à l'horizontale ou à la verticale.
Il existe aussi des polarisations circulaires. En fait, il s'agit de juxtaposer le plan de
radiation d'une antenne verticale à celui d'une antenne horizontale et nous aurons alors le
résultat du champ magnétique découlant de cette configuration. De façon simple, il faudrait
faire une copie du schéma précédent, lui donner une rotation de 90 degrés vers la droite et de
superposer le résultat sur le schéma précédent. Le champs magnétique du plan vertical sera dans
le même plan que le champ électrique du plan horizontal et ainsi de suite pour les autres plans.
Usage des polarisations
Le type de polarisation convient mieux à certaines applications. Ainsi, les
polarisations circulaires sont principalement utilisées lorsque des communications via des
satellites sont effectuées. La rotation du satellite jumelée à la transition dans l'atmosphère
terrestre fait en sorte qu'un plan, soit l'horizontal ou le vertical, soit plus affecté que l'autre
selon les conditions. Ainsi, si nous nous limitions à une seule polarisation, il serait à
l'occasion très difficile d'effectuer des contacts. Ainsi, la mise en phase des deux plans permet
d'éviter ces difficultés.
La polarisation verticale est utilisée dans les bandes VHF et plus hautes pour des communications
locales. L'atténuation étant plus faible pour les communications locales jumelée au fait que la
longueur d'onde soit plus courte permet d'avoir un bon rendement avec ces types d'antennes. L'usage
de ce type de polarisation est aussi possible dans les bandes HF afin d'avoir un angle de rayonnement
plus bas permettant ainsi de meilleurs contacts DX. Par contre, un bon plan de sol est requis pour
l'antenne lorsque nous l'utilisons dans les bandes basses.
La polarisation horizontale est plus utilisée lorsque nous devons capter de faible signaux. Le niveau
d'interférence étant plus bas avec ce type de polarisation, la réception de signaux faibles ou
éloignés est moins perturbée. Les antennes de télévision sont un bon exemple. Les télé-diffuseurs
transmettent sur le plan horizontal afin de permettre aux téléspectateurs distants de bien recevoir
les signaux.
Caractéristiques des polarisations
Une atténuation de près de 40dB est observée lorsque nous utilisons deux
polarisations différentes dans les bandes micro-ondes. Ainsi, si une antenne transmet à la
verticale et la seconde à l'horizontale, une différence de signal de 40dB peut être observé sur
le signal reçu versus le signal transmis à chaque antenne. Ceci pouvant transformer un bon signal
en un signal médiocre.
Ce phénomène est principalement observable dans les bandes UHF et plus pour ne pas dire les bandes
SHF (micro-ondes). L'atténuation est plus faible dans les bandes VHF et HF puisque les ondes sont
plus longues et moins affectées par les polarisations. Ainsi, l'atténuation peut être de l'ordre
de 20dB pour les bandes basses.
Étant donné l'effet de l'atmosphère sur les signaux, le fait d'utiliser des polarisations
différentes en HF ne fera pas une grande différence puisque l'atmosphère affecte les signaux et
nous ne savons jamais selon quelle polarisation l'onde reviendra sur terre. L'onde étant plus
longue, l'effet d'atténuation entre les polarités est moins prononcé.
Pour les bandes HF, le fait d'utiliser une polarisation verticale plutôt que horizontale permettra
d'avoir un angle de départ plus faible ce qui favorisera les contacts DX. Voici quelques
caractéristiques pour chacun des types de polarisations rencontrées :
Horizontale :
Peu de bruit électrique
Meilleure sensibilité au signaux faible
Angle de rayonnement généralement plus élevé par rapport au sol favorisant ainsi
de bons contacts locaux
Grands espaces requis pour le déploiement
Verticale :
Bruit électrique plus présent dans les bandes HF
Optimisation de l'espace occupé par l'antenne
Nécessite généralement un bon plan de sol (Ground)
Plus enclin à causer de l'interférence dans les bandes HF
Angle de rayonnement plus bas ce qui aide pour les DX
Circulaire :
Finalement, peu importe le type de polarisation employée, il existe des antennes
offrant de bons gains afin d'augmenter les signaux reçu et/ou transmis et de compenser ainsi un peu
pour les différences de polarisation. Selon le type de polarisation, le gain sera obtenu en
rallongeant l'antenne ou encore en lui ajoutant des éléments directeurs et réflecteurs.
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