Le montage appelé « parabole grégorienne » est un montage « offset » utilisant un réflecteur secondaire comme le montage « Cassegrain ». Son rendement est très bon.
Patron d'émission
La taille de la surface formant un "réflecteur parabolique" est relativement petite en général devant la longueur d'onde du signal émis et il n'est alors pas possible de négliger les phénomènes de diffraction. Chaque point de la surface du "réflecteur" va rayonner comme une source ponctuelle, et le champ total émis en un point est la somme cohérente de tous les champs infinitésimaux. Tout se passe comme dans le cas de la diffraction d'une onde par une ouverture. Quelque soit donc le type d'antenne parabolique, le patron d'émission comporte un lobe principal dans la direction d'émission et des
lobes secondaires tout autour de la sphère centrée sur l'antenne et qu'on tente de minimiser.
Prenons une petite portion de l'antenne parabolique ayant plus ou moins la forme d'un rectangle de dimensions l par L. La théorie de la diffraction montre que l'amplitude de l'onde émise dans une direction repérée par les angles θ (angle azimutal horizontal ou gisement) et φ (Angle d'élévation ou de site) à une distance r de l'antenne suffisamment grande pour que l'approximation de Fraunhoffer soit vérifée, vaut (sinc est la fonction Sinus cardinal) :
| E (r, θ, φ) = E 0 . | Ll
–––––
λ.r | .sinc | ( | π | L
––
λ | .sin( φ).cos( θ)) sinc | ( | π | l
––
λ | .sin( θ)) |
On considère en général la largeur du faisceau comme l'angle sous-tendu entre chaque côté du lobe principal où la valeur de l'intensité du signal ne descend pas sous 0,5 la valeur de celle du pic, soit -3 dB dans échelle logarithmique (en Décibel ou dB). En résolvant avec cette valeur l'équation, on obtient :
| R φ ≈ 0,886 | λ
––
L | et R θ ≈ 0,886 | λ
––
l |
Selon le type d'antenne, on doit ajouter plusieurs portions rectangulaires pour obtenir la formule d'émission pour l'antenne finale. Un cas particulier mais très fréquent est celui de l'antenne qui forme une parabole complète de diamètre D. Dans ce cas, la résolution R (ou Θ) devient :
Le diagramme de ci-dessus donne l'allure de l'évolution de la puissance de l'onde, normalisée par rapport à la puissance maximale émise, en fonction du site et du gisement d'une telle antenne parabolique. On voit apparaître le lobe principal où la plupart de l'énergie émise ou reçu se trouve. On le défini comme le faisceau d'émission ou de réception de l'antenne.
On voit que pour réduire l'ouverture angulaire de l'antenne, il y a deux méthodes :
- soit augmenter la taille de l'antenne
- soit diminuer la longueur d'onde / monter en fréquence.
Applications
Télévision par satellite
Dans les « paraboles » utilisées pour la réception de la télévision par satellite, la source est directement reliée à un élément de récepteur, la tête (
LNB), qui est en fait un convertisseur de fréquence à faible bruit. Le signal reçu, dont la fréquence est de l'ordre de 11 ou
12 GHz, est transposé sur une gamme de fréquence aux environs de 950 à
2 150 MHz pour aboutir au récepteur de télévision. Si un seul satellite (ou constellation de satellites) est capté, ou dans le cas d'une antenne motorisée, une seule tête est utilisée. Si un second satellite (ou une seconde position orbitale) est désiré, le système utilise alors le foyer parasite, décalé de
7 cm environ (mais dépend du diamètre de la longueur de la focale) par rapport à l'axe d'une parabole de
80 cm. Cet artifice validé permet de capter deux satellites séparés de 6° (
Hot-Bird 13°E et
Astra 19°E, par exemple) avec un seul réflecteur, les deux foyers alimentant deux têtes ou une tête monobloc bisatellite. Des paraboles à multi-foyer sont disponibles, couvrant une segment orbital allant de 28°Est (Astra 2) à 5°Ouest (
Atlantic Bird 3).
Pour une fréquence donnée, le gain de l'antenne augmente avec l'accroissement du diamètre de la parabole tandis que l'angle d'ouverture diminue.
Pour les fréquences inférieures à 1 GHz, les antennes paraboliques, plus encombrantes, sont généralement remplacées par des antennes Yagi, quad, etc., mais dans des cas délicats rencontrés en TV-UHF, la parabole est parfois préférée au « râteau ».
Alternatives
- une antenne ellipsoïdale peut servir à capter deux ou trois satellites
- une antenne toroïdale utilise deux réflecteurs (l'un en face de l'autre) pour que les ondes convergent en une ligne au lieu d'un point unique ; ce qui permet la réception de plusieurs satellites en un arc allant jusqu'à 40°
Notes
Voir aussi
Articles connexes
- Zone de couverture avec une parabole
- Radiotélescope d'Arecibo la plus grande antenne parabolique jamais installée
