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L’antenne magnétique ?

Un article simplifié au maximum sur l’antenne dite ” à boucle magnétique ou cadre” visant à définir ses caractéristiques, son fonctionnement, ses avantages et ses inconvénients en pratique. Vous trouverez à la fin de cet article des références sur la construction, le calcul, les particularités, la simulation de ce genre d’antenne. Une synthèse expliquée de mes recherches sur le Web concernant l’antenne magnétique.

Une antenne magnétique c’est quoi ?

Nous n’entrerons pas dans le formalisme mathématique assez pointu de cette antenne pourtant nécessaire pour comprendre en détail son fonctionnement. Globalement Il faut d’abord savoir qu’une onde électromagnétique (radio) a deux composantes principales : Un champ électrique et un champ magnétique. Dans une antenne normale (dipôles, antennes Yagi, antennes verticales) on exploite le champ électrique de l’onde qui arrive sur l’antenne pour le transformer ensuite en signal audio (en gros…). Dans une antenne magnétique c’est l’inverse on utilise le champ magnétique et ça change pas mal de choses.

Le principe de fonctionnement d’une antenne magnétique résulte d’une application directe de la loi de Lenz-Faraday, la tension induite étant proportionnelle au flux du champ magnétique, l’antenne cadre appartient donc à la catégorie des fluxmètres: elle fournit une tension proportionnelle à ce champ. L’antenne cadre est simple, bon marché et convient à de multiples usages, nous verrons plus loin ses performances. Ce type d’antenne peut prendre différentes formes telles que le rectangle, le carré, le triangle, l’ellipse, le cercle et d’autres formes.

Il existe trois catégories : les cadres électriquement petits, les cadres électriquement grands et les cadres de dimension intermédiaire. Les cadres électriquement petits sont ceux dont la longueur totale (nombre de tours fois la circonférence) est inférieure au dixième de la longueur d’onde. Elles sont utilisées en réception dans des récepteurs de radio, comme antenne directionnelle pour la navigation par ondes électromagnétiques et même comme sondes pour des appareils de mesure de la force des champs électromagnétiques. Les cadres électriquement grands sont ceux dont la circonférence est environ égale à la longueur d’onde, on les classe dans la catégorie des antennes en forme de boucles résonantes.

Leur utilisation se justifie quand l’espace est limité. C’est une antenne utilisée en intérieur sur ondes décamétriques par des opérateurs disposants de peu de place.

Le cadre se comporte comme une inductance (Lb) que l’on accorde à l’aide d’un condensateur variable (CV) sur la fréquence d’utilisation. La boucle de couplage (Lc) présente à ses bornes une impédance compatible avec celle du câble coaxial. L’octogone ou le carré sont parfaitement utilisables au prix d’une légère perte de rendement et de gain. Donc…

LE RAYONNEMENT
Contrairement aux antennes classiques, le rayonnement de  la  boucle magnétique  se fait dans le même plan que la boucle et non pas perpendiculaire comme sur un dipôle ou verticale. Par conséquent, en théorie,un signal reçu dans le même plan que la boucle arrivera au maximum de réception et le signal qui arriverait perpendiculaire au plan serait éliminé ou significativement atténué. D’où l’ intérêt de diriger l’antenne pour un maximum de réception ou  pour éliminer un signal gênant.

Avantages

  • Fréquences de quelques dizaines de KHz jusqu’à plusieurs GHz.
  • Gain de l’antenne dépend de la surface de la spire, c’est donc le cercle qui offre ce meilleur rapport surfacique.
  • Rayonnement est indépendant de la distance de l’antenne par rapport au sol.
  • Compacte, idéale en intérieur ou en espace contraint.
  • Directive (rotation du cadre)
  • Radiales ou autres contrepoids inutiles
  • À la fréquence de résonance les antennes magnétiques sont à bande étroite donc selectives
  • Résultats taille/performance excellents. (même en intérieur et au sol)

Inconvénients

  • Risque d”électrisation si on touche la boucle ou le condensateur variable en émission (potentiellement mortel à cause de la très haute tension)
  • L’antenne doit faire l’objet d’une construction très soignée. (particulièrement les soudures)
  • Le réglages sont parfois difficiles à faire sans instrument de mesure.
  • L’utilisation d’un contrôle motorisé pour la rotation du condensateur de puissance est recommandé. (mais faisable manuellement)
  • Construction réservée aux bricoleurs avertis avec des connaissances en technique radio.
  • Coût d’achat “élevé” pour le condensateur variable de puissance (sauf à le fabriquer vous même)

En conclusion

Si vous n’avez pas de place, que vous ne pouvez pas installer d’antenne sur le toit, si vous êtes en intérieur, en appartement par exemple, vous pouvez installer une antenne à boucle magnétique, même posée sur un trépied au sol vous aurez d’excellents résultats presque aussi bons qu’avec une antenne bien plus volumineuse. Pas question de la comparer avec une 4 éléments à 12 mètres sur un pylône mais essayez donc de mettre une 4 éléments dans un appartement…. Non, la boucle magnétique est certes un compromis mais un compromis performant vous aurez des stations que que n’auriez pas avec une antenne standard à l’intérieur. C’est là tout son avantage, faire des QSO que vous n’auriez pas pu faire sans elle.

 

FORMULES DE CALCULS
Circonférence du cercle : 2 π R (2 X 3.14 X diamètre du Rayon) ou aussi  2πD (2 X 3.14 X le Diamètre)
Surface du cercle : π R² ( 3.14 X le Rayon au carré)

Vidéo explicative d’un jeune amateur radio qui a construit intelligemment sa propre MLA avec du matériel que l’on trouve facilement. On pourrait faire mieux mais c’est plus cher 🙂

Pour ceux qui parlent anglais une vidéo explicative et très intéressante de Jeri Ellsworth

Références :

 

Eric du 13

Informaticien et gérant SSII, bientôt à la retraite (anticipée 2021). Passionné de physique appliquée et de cosmologie (en amateur). Je suis amateur radio depuis bien longtemps sans jamais avoir eu le temps de passer mon certificat d'opérateur. J'aurais bientôt l'opportunité de le faire à mon rythme et j'en suis ravi. À bientôt 🙂

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