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Samuel BESSE : Étude Théorique de Radars Géologiques ­ Analyses de sols, d'antennes et interprétation des signaux 113
4.1.b Diagramme de rayonnement à la hauteur h d'un sol
On a vu qu'il était possible de déterminer analytiquement le champ rayonné par un dipôle
élémentaire alimenté par un courant donné. En revanche, il est beaucoup plus délicat de calculer le
champ rayonné par toute une antenne. La difficulté consiste en effet à évaluer correctement le
courant sur chaque dipôle élémentaire en présence de l'environnement. Cet obstacle peut être
surmonté à l'aide d'une méthode rigoureuse telle que la FDTD.
Si le sol est rugueux, l'antenne de Netlander n'adhérera pas parfaitement au sol. En plus de
l'incertitude sur l'impédance d'entrée s'ajoute celle sur le gain. Dans le cas des applications génie
civil dont la fréquence centrale se situe entre 100MHz et 1GHz, le déplacement du chariot sur un
sol rugueux entraîne facilement des variations de hauteur de l'ordre du dixième de la longueur
d'onde d'où l'intérêt d'étudier la sensibilité du gain par rapport à la hauteur. Cette étude étant
effectuée pour deux domaines de fréquence très différents, les résultats ont été normalisés par
rapport aux dimensions de l'antenne. Les tableaux 5 et 6 permettent de faire la transposition
d'échelle rapidement et facilitent la lecture des graphes.
Application
Netlander l#36m
Application génie civil
l#7.5cm
Application
Netlander l#35m
Application G.C.
l#7.5cm
4lf/c 0.5 0.6 0.8 0.9 1 1.5
f [MHz] 1 1.2 1.7 1.9 2.1 3.1
f [GHz] 0.5 0.6 0.8 0.9 1 1.5
Tableau 5 : Correspondance entre les fréquences normalisées et les grandeurs liées aux applications
h/l 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.05 0.1 0.15 0.2 0.5 1 1.5 2
h
[cm]
h
[cm]
17.5 35 52.5 70 87.5 105 175 350 525 700 1750 3500 5250 7000
0.0375 0.075 0.113 0.15 0.189 0.225 0.375 0.75 1.13 1.5 5.25 7.5 11.3 15
Tableau 6 : Correspondance entre les hauteurs normalisées et les grandeurs liées aux applications
Les figures 113 et 114 confirment l'extrême sensibilité du gain à de faibles variations de
hauteurs. Dans le cas de Netlander et suivant les configurations, le gain au nadir peut doubler
lorsque la hauteur varie de 0 à 10cm (sol d'indice 3 à 3MHz). Il se stabilise au delà d'une
cinquantaine de centimètres pour osciller lentement autour de sa valeur finale. Dans la direction du
zénith, la variation rapide des premiers centimètres est moins spectaculaire comparée aux larges
fluctuations que subit le gain avec l'élévation de l'antenne. Ces variations sont liées à des
phénomènes d'interférences avec le sol et ont une période proche de λ/4.