Calculer la propagation radio

La radio, ce n’est pas seulement une histoire de puissance. Un signal peut traverser des milliers de kilomètres avec quelques milliwatts… ou échouer à passer une colline à 2 km, même avec plusieurs watts.
On pense souvent aux antennes, aux watts à la fréquence …
Ce n’est pas juste une question de puissance.
Deux stations avec 100 W et de bonnes antennes peuvent parfaitement se perdre de vue si le terrain ou la météo ne jouent pas en leur faveur.
À l’inverse, quelques milliwatts peuvent parcourir des milliers de kilomètres lorsqu’il y a de bonnes conditions.
Il faut comprendre comment l’onde voyage entre un point A et un point B.
Bienvenue dans le monde fascinant de la propagation.

Comment se déplace une onde radio ?

• voyage en ligne droite,
• se réfléchit dans l’atmosphère,
• longe le sol,
• se diffracter sur une montagne ou un relief,
• est absorbée par la végétation.
• s’affaiblir dans une ville

Son trajet dépend beaucoup de la fréquence. Chaque bande a sa personnalité.
C’est ce qui explique pourquoi certaines bandes passent mieux loin, d’autres près, certaines en intérieur, d’autres pas du tout.

Chaque bande son comportement

En HF, tout tourne autour de l’ionosphère.
Selon l’heure, la saison et l’activité solaire, les bandes “ouvrent” ou “ferment”.
Au levé/couché du soleil, les couches F et E se transforment, donnant parfois des ouvertures magiques. L’ionosphère renvoie les signaux sur Terre. C’est ce qui permet le DX longue distance.
VHF / UHF
Liaison surtout en ligne de visée. Les collines, les bâtiments et la hauteur d’antenne comptent énormément.
SHF / micro-ondes
Très sensibles aux obstacles, végétation, pluie. Idéales pour des liaisons point-à-point avec antennes directives.
Les ouvertures troposphériques peuvent surprendre : QSO à plusieurs centaines de kilomètres, comme par miracle.

Obstacles, terrain et zone de Fresnel

En théorie, une onde en espace libre perd de l’énergie au fur et à mesure qu’elle s’éloigne.
C’est normal : elle se “dilue”.

En pratique, la terre n’est pas plate (même si certains y croient encore…).
Le relief, les immeubles, la végétation, voire même l’humidité influencent le trajet du signal.

Une colline sur le chemin peut suffire à tout bloquer.
Mais le signal peut parfois contourner l’obstacle : c’est la diffraction.
Cela fonctionne… mais avec des pertes.

Si cette zone est trop coupée (arbres, toit, relief), le signal chute. Hausser les antennes améliore souvent le résultat bien mieux qu’augmenter la puissance.

La puissance ne fait pas tout

Ce qui compte vraiment :

• un bon emplacement,
• l’antenne, sa hauteur,
• gains,
• terrain,
• dégagement du trajet,
• la météo.
• l’heure
• la saison
• la saison

Un simple dipôle bien posé vaut souvent mieux qu’un ampli 500 W sur une mauvaise antenne derrière une colline.

Calculer son lien

• Puissance d’émission (PTX)
• Gain antenne TX (GTX)
• Gain antenne RX (GRX)
• Pertes câbles/connecteurs
• Distance
• Type de terrain

On en déduit le niveau reçu (PRX), puis on compare à la sensibilité du récepteur. Une marge de sécurité d’au moins 10 dB est généralement souhaitable.

Un peu de technique

FSPL(dB) = 32,44 + 20·log10(f_MHz) + 20·log10(d_km)

PRX = PTX + GTX + GRX − pertes − FSPL − pertes additionnelles

r₁ ≈ 17,3·√( d₁×d₂ / ( f_GHz·(d₁ + d₂) ) )

Les outils

• HF : VOACAP (Voice of America Coverage Analysis Program) C’est un outil très puissant et reconnu qui utilise des données empiriques pour prédire l’affaiblissement du trajet point à point et la couverture. Il est disponible en version en ligne pour des prévisions rapides, notamment pour les bandes HF (3,5 à 28 MHz).

• Radio Mobile / Radio Mobile Online Un outil dédié à la communauté radioamateur. Il permet de faire des études de liaison hertzienne (succès ou échec de la liaison) et des études de couverture radio (images colorées superposées à un plan géographique).

• VHF/UHF : Longley-Rice (ITM),
• ITU-R P.1812, P.452  Méthode de prévision de la propagation
• Urbain : COST-231,
• Walfisch-Ikegami

• SPLAT! Logiciel Linux

La vérité du terrain

La propagation change : heure, humidité, feuillage, activité solaire… Rien ne remplace les essais réels.

Le QRP, ce n’est pas juste mettre moins de puissance : c’est compenser par des antennes efficaces et du savoir-faire.
Un dipôle bien installé surpasse souvent une grosse puissance avec une antenne mal placée.

Comprendre la propagation radio, c’est accepter qu’il reste une part d’imprévu. La hauteur d’antenne change tout. Le dégagement du trajet prime sur la puissance. Une bonne marge de liaison assure la fiabilité. Les modèles guident, mais l’expérience confirme.

Mais la meilleure façon d’apprendre reste de tourner le VFO, écouter, essayer, noter.
La propagation n’est pas une science exacte, et c’est précisément ce qui fait le charme du DX.