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90 PARTIE II : RADAR GPR ETUDE D'ANTENNES 2.5.b Comparaison du gain entre dipôle et monopole de WuKing Compte tenu de l'application spatiale à laquelle l'antenne est destinée, comparons les performances entre le monopole et le dipôle. L'antenne étant la plus lourde partie du radar (loin devant la partie électronique), l'utilisation d'un monopole permettrait de réduire considérablement le poids. Afin de mieux juger des performances entre dipôle et monopole, il convient de comparer les diagrammes de rayonnement en gain sans les normaliser par rapport au maximum. Le gain est défini dans toutes les directions par l'équation (45) où Pa désigne la puissance acceptée par l'antenne, Zae l'impédance de l'antenne, Ig le courant fourni par le générateur et m l'impédance du milieu dans la direction , . 2 ∣r E ,∣2 G ,= m Pa P a = 1 2 ℜ Z a e ⋅∣I g∣ 2 (45.a) (45.b) Avant de présenter les résultats sur les diagrammes de rayonnement, ajoutons une précision dans le cas du monopole. On a vu que l'impédance vue depuis le générateur dans le cas du monopole dépend fortement de la taille de la structure sensée faire contrepoids en jouant le rôle de masse. Mais étant donné que le gain intrinsèque s'affranchit de ce problème d'adaptation, il ne dépend pas de la taille de la boîte à condition que celleci ne soit pas trop grande (auquel cas elle modifie la répartition des courants). En d'autres termes, la réactance varie fortement entre un contrepoids de 25cm 3 et un contrepoids de 1m 3 mais le gain intrinsèque reste invariant. De ce fait, dans les paragraphes consacrés au diagramme de rayonnement, ce problème de contrepoids ne sera plus évoqué. 2.5.b.i Diagramme de rayonnement dans la configuration la plus courante La surface de la planète Mars a une permittivité relative proche de quatre et une conductivité très faible que l'on négligera pour la détermination du gain [85]. Les figures 79 et 80 montrent que l'emploi d'un seul brin déséquilibre considérablement l'orientation du diagramme de rayonnement qui pointe alors dans la direction du monopole. De plus, le gain dans la direction du nadir est légèrement inférieur pour le monopole ; or, le radar doit envoyer le maximum d'énergie dans cette direction de prospection.
Samuel BESSE : Étude Théorique de Radars Géologiques Analyses de sols, d'antennes et interprétation des signaux 91 sol air sol air dipôle monopole Figure 79 : Comparaison des gains intrinsèques dans le plan E des antennes de WuKing dans la configuration dipôle (à gauche) et monopole (à droite) pour différentes fréquences lorsque l'antenne repose sur un sol de permittivité relative de 4. Le nadir correspond à θ=180°. Pour le monopole, le contrepoids se trouve dans la direction θ=90°=450° : le rayonnement est donc orienté dans la direction du brin (θ=270°). sol air sol air dipôle monopole Figure 80 : Comparaison des gains intrinsèques dans le plan H des antennes de WuKing dans la configuration dipôle (à gauche) et monopole (à droite) pour différentes fréquences lorsque l'antenne repose sur un sol de permittivité relative de 4. Bien que le gain maximal du monopole soit supérieur au gain maximal du dipôle, il dépointe fortement dans la direction du monopole. Observons maintenant plus attentivement le comportement du gain dans la direction utile.
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