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Une

D’invention en perfectionnement, les antennes ont vu le jour, étendant leur champ d’action à la planète. Rétrospective.

CPCarte postale montrant le sommet de la tour Eiffel d’où Eugène Ducretet
établit la première liaison jusqu’au Panthéon en 1898.

 

Electromagnétisme

01Le point de départ de l1’électromagnétisme, nous le devons au Danois Oersted (1777-1851) qui, en 1819, démontra que l’aiguille aimantée d’une boussole était déviée par un courant continu parcourant un fil parallèle à cette aiguille en produisant un champ magnétique (1).

02Ampère (1775-1836) établit cette règle fondamentale : Le sens de la déviation de l’aiguille dépend de la position et du sens du courant dans le conducteur (2).

Ondes hertziennes

030405Henri Hertz (1857-1894) observa que la décharge oscillante d’un éclateur (3) provoquait l’apparition de radiations et d’ondes qui avaient la particularité de se propager à travers tous les milieux isolants (4 et 5).

Ondes électriques et propagation

Les postes émetteurs de télégraphie sans fil transmettent des ondes électromagnétiques qui se propagent dans un milieu impondérable appelé éther. Elles suivent les lois de réfraction, diffraction et interférences, comme les ondes sonores. Une onde électrique est la propagation ou le déplacement d’un mouvement vibratoire très rapide.

06James C. Maxwell (1831-1879), physicien écossais (fig. 6), quantifia la vitesse de propagation des ondes électriques à 300 000 km/sec.

L’antenne

L’antenne constitue un collecteur d’ondes d’autant plus efficace qu’elle est mieux isolée et en rapport avec la longueur d’onde. La longueur d’onde s’obtient en divisant la vitesse (300 000 km/sec.) par la fréquence.

07L’antenne est due à Alexandre Stepanovitch Popov (1859-1905), professeur russe (7) qui, presque en même temps que l’Anglais Oliver Lodge et un an avant les premiers essais de Guglielmo Marconi, eut l’idée d’utiliser les ondes hertziennes pour les transmissions télégraphiques. Il réalisa une liaison de 8 kilomètres en 1885 et ce n ‘est qu’en 1898 qu’Eugène Ducretet établira la liaison tour Eiffel-Panthéon.

08Marconi (1874-1937), procédant à des essais en mer, observa que plus l’antenne était élevée, plus la portée s’en trouvait accrue. La consécration vient en 1899 lorsqu’en compagnie de Branly il réalise la liaison Douvres-­Wimereux (8).

 

A cette époque, on posait le postulat qui imposait que la longueur de l’antenne devait être égale à la longueur d’onde. Des recherches furent entreprises dans trois axes concomitants :

  • Le pré-étage antenne : grâce à des bobines (selfs) et à des condensateurs installés dans les postes de TSF, on a pu accorder les antennes sur la fréquence souhaitée sans modifier la partie aérienne.
  • Différents types d’antenne: quart d’onde. – La hauteur d ‘une antenne verticale reliée à la terre est égale au quart de sa longueur d’onde. Elle couvre 360°, mais la force des signaux décroît en s’éloignant de l’antenne.

0910Unifilaire, demi-onde.-Elle est bidirectionnelle et rayonne en demi­onde, perpendiculairement à deux mâts support. La liaison avec l’émetteur se fait par une descente d’antenne appelée feeder (9), de faible impédance afin d’éviter les pertes en ligne. Filaire doublet. – Elle permet de réduire la distance entre les supports mais exige que les fils soient équidistants, d’où la présence d’isolateurs au départ du mât (10).

Multifilaire. – Utilisée en nappe, elle est montée en forme de « T » ou de « L » renversé. Elle est unidirectionnelle.

Une antenne quart ou demi-onde provoque un grand gaspillage d’énergie s’il s’agit d ‘une liaison entre deux points du globe. La réalisation d’antennes dites dirigées (bearn system Marconi) permet de concentrer cette énergie dans une seule direction.

1112Dans le domaine de la réception, les progrès vont se succéder avec rapidité. A partir des antennes à cadre sommaire (11) qui équipaient les premiers récepteurs, Nicolas Tesla, physicien yougoslave (1856-1943), utilisa les courants haute fréquence pour la communication à distance et surtout rendit l’antenne cadre orientable (12).

Les antennes cadres apparurent alors sous des formes diverses : carrées, en losange, en parallélépipède et même sous forme de spires, chaque spire correspondant à une fréquence.

La propagation

Le rayonnement des ondes d’une antenne quart d ‘onde épouse la courbure du globe et se trouve absorbé par les reliefs, en particulier par les massifs ferrugineux (mont Canigou). Par contre, les ondes des autres types sont réfractées par les couches ionosphériques. Ces couches ionisées, misent en évidence par les Américains Kennelly et Heaviside (1902), agissent comme des miroirs permettant aux ondes de rebondir et de faire le tour de la terre.

La troisième dimension, l’air puis l’espace

La conquête de l’air obligea les physiciens à de nouvelles prouesses pour assurer les liaisons avec les aéronefs. L’antenne Zeppelin doit son nom au fait qu’elle a été utilisée par les dirigeables allemands afin d’éloigner la partie rayonnante de l’antenne de la masse des charpentes métalliques de ces aéronefs.

13Le comte Zeppelin imagina d’abord un seul brin que l’on descendait en vol. Devant les maigres résultats obtenus, l’ingénieur H. Berrerow conçut un doublet spécial, remplaçant le feeder par un circuit oscillant. L’émetteur de Friedrichshafen, qui communiquait avec les dirigeables, utilisait ce type d ‘antenne (13).

Puis l’homme conquiert la lune, de nouvelles antennes apparaissent, mais ceci est une autre histoire.

CP2Carte postale et verso d’un télégramme
montrant différents types d’antennes

Paru dans Le Monde des Philatélistes n° 491 – Décembre 1994

 

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