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Une antenne est un dispositif utilisé pour émettre ou pour recevoir des ondes radioradio. Les notions d'antenne et d'ondes radios sont indissociables : une antenne est un émetteur et/ou récepteur d'ondes radios. Celles-ci figurent dans ce que l'on appelle le spectrespectre électromagnétique.
Antennes et ondes radio
Les ondes électromagnétiquesondes électromagnétiques se composent d'un champ électriquechamp électrique et d'un champ magnétiquechamp magnétique qui varie en fonction de l'intensité du courant. Elles se propagent dans l'espace en transportant de l'énergieénergie mais pas de matièrematière.
Les ondes radios couvrent un spectre des ondes électromagnétiques, qui va de 3 KHz à 300 GHz, Hz désignant le nombre d'impulsions par seconde.
Comment fonctionne une antenne
Ainsi donc, une antenne est une structure diversifiée à même de capturer des ondes radio et/ou de les transmettre.
- Une antenne émettrice - par exemple celle d'une station de diffusiondiffusion d'un programme télévisé classique - convertit un signal électrique en ondes radio.
- Un antenne réceptrice capte ces ondes radio et les convertit en signaux électriques à destination d'un équipement tel qu'un téléviseur.
Comment cela se passe-t-il dans la pratique, par exemple, lorsqu'une émissionémission de radiophonie est diffusée ? Un courant alternatifcourant alternatif est injecté dans l'antenne émettrice. Le va-et-vient des électronsélectrons engendre une onde électromagnétique qui se propage à la vitesse de la lumièrevitesse de la lumière. A distance, cette onde fait bouger les électrons dans les antennes de réceptionréception de postes de radios à distance.
Un grand nombre d'antennes sont à la fois émettrices et réceptrices. C'est notamment le cas de celles utilisées pour recevoir et transmettre les communications de la téléphonie mobilemobile.
Des antennes et des ondes
Par nature, une antenne va gérer un gamme d'ondes particulière. Une antenne dédiée à la télévision par satellite et une antenne servant pour la téléphonie mobile vont opérer sur des gammes d'ondes radio différentes.
Les ondes sont identifiées selon divers critères. Lorsqu'on considère ce qu'est une antenne, celui qui nous intéresse est la fréquence. Elle est spécifiée en Hz (hertzhertz).
Chaque modèle d'antenne se distingue par la bande de fréquence qu'il est en mesure de capter, d'émettre ou de relayer.
- les ondes radio de basse fréquence s'étendent de 10 kHz à 10 MHz. Ainsi, la station RTL émet sur la fréquence 234 kHz.
- Les ondes radio de haute fréquence s'étendent de 10 MHz à 10 GHz. Ainsi la radio France Inter émet sur la fréquence 87,6 MHz. Et la radiophonie FM opère sur des ondes de fréquence situées entre 87,5 et 108 Mhz.
WiFi, paraboles et téléphonie mobile
Les micro-ondes ou hyperfréquences (HF) sont une subdivision des ondes radio située dans la gamme de 300 MHz à 300 GHz.
- Dans le cas du Wifi, les fréquences employées vont de 2,4 à 5 GHz.
- Les antennes paraboliques, pour leur part, opèrent habituellement à une fréquence légèrement supérieure à 3 GHz.
- Dans la bande qui va de 10 GHz à 300 GHz, on trouve les fréquences de communications de la téléphonie mobile.
Un peu d’histoire
Longtemps, l'électricité et le magnétismemagnétisme ont été considérés comme des forces distinctes. Puis, au 19ème siècle, divers travaux ont démontré qu'elles étaient associées et qu'il existait une sorte de courant invisible capable de se propager d'un lieu à un autre dans un milieu propice tel que le vide ou l'airair : les ondes électromagnétiques.
En 1831, le londonien Michaël Faraday a démontré qu'un champ magnétique variable produisait un champ électrique. En 1873, le physicienphysicien écossais James Clerk Maxwell a démontré qu'inversement lorsqu'on déplaçait une charge électrique, il en résultait un champ magnétique.
A partir du moment où l'existence des ondes électromagnétiques était avérée, l'étape suivante consistait à pouvoir les capter et aussi à en produire. L'instrument correspondant a été baptisé antenne.
En 1886, le physicien allemand Heinrich Hertz a démontré la véracité de la théorie de Maxwell lors d'une expérience demeurée célèbre : il a placé à une certaine distance deux cerceaux de cuivrecuivre comportant un fin interstice.
- Sur le premier de ces anneaux, il a fait passer un intense courant électriquecourant électrique. A l'aide d'un oscillateur, il a fait varier le courant.
- Aussitôt, une résonancerésonance a été engendrée dans une boucle située plus loin : un arc électriquearc électrique est apparu dans l'interstice du second cerceau !
Il est généralement considéré que la boucle de Hertz a été la première antenne.
En 1889, le français Edouard Branly a déposé un mémoire à l'Académie des Sciences indiquant comment capter les ondes électromagnétiques et de les convertir en électricité, et a détaillé au passage les principes d'une antenne. Puis, en 1894, le russe Alexander Popov a créé une antenne à même de capter les signaux électromagnétiques : l'antenne long-fil pour la radio.
Des tailles et formes diverses
Il existe des antennes de toutes tailles. Au sommet de l'Empire State Building, une énorme antenne permet de diffuser la quasi-totalité des stations TV et radio FM de New York. De même, le sommet de la Tour Eiffel est coiffé de nombreuses antennes destinées à la radiodiffusion et à la télédiffusion.
Jusqu'en 2016, le modèle le plus volumineux du monde était une antenne parabolique installée dans le radiotélescoperadiotélescope de l'Observatoire d'AreciboArecibo à Puerto Rico, avec un diamètre de 305 mètres. Elle a toutefois été dépassée par le radiotélescope FAST de Guizhou en Chine, dont le diamètre est de 500 mètres.
Inversement, il existe des antennes de taille lilliputienne. Ainsi, la plus petite antenne au monde a été développée à l'Université de Montréal, à base de moléculesmolécules d'ADNADN d'une taille 20 000 plus petite qu'un cheveu humain, et elle mesure 5 nanomètresnanomètres.
De même, il existe des antennes de formes diverses tels les « râteaux » que l'on trouve sur certains toitstoits et qui captent les chaînes de télévision classique, les dispositifs télescopiques utilisés sur les postes de radio ou encore les antennes paraboliques qui captent les signaux transmis par satellites.
