Toute onde électromagnétique est “polarisée”. L’antenne, qui agit comme un transducteur entre l’énergie produite par l’émetteur et l’espace, joue un rôle primordial dans la détermination de cette polarisation. Examinons ce concept plus en détail.
Polarisation
La polarisation de l’onde électromagnétique est un critère important dans les transmissions radio. Il est souhaitable que les antennes des deux correspondants soient polarisées de manière identique, bien que cela ne nous protège pas contre une rotation de la polarisation au cours du trajet.
Types de polarisations
Il existe principalement trois types de polarisation :
- Polarisation linéaire : Le champ électrique oscille dans un seul plan.
- Polarisation circulaire : Le champ électrique tourne en spirale le long de la direction de propagation, changeant de direction et d’amplitude, ce qui peut être soit à droite, soit à gauche.
- Polarisation elliptique : Une forme généralisée de la polarisation circulaire où le champ électrique tourne également mais forme une ellipse au lieu d’un cercle.
La polarisation est définie par l’orientation du champ électrique de l’onde électromagnétique. Les deux vecteurs représentatifs des champs magnétique et électrique sont orthogonaux, c’est-à-dire perpendiculaires entre eux. L’onde électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière dans le vide, soit environ 300 000 km/s.
L’utilisation de la même polarisation des deux côtés d’une liaison de communication est cruciale pour maximiser l’efficacité de la transmission des ondes électromagnétiques entre les antennes émettrices et réceptrices. Voici une explication plus détaillée :
Importance de la Correspondance de Polarisation
Lorsque les antennes émettrice et réceptrice sont polarisées de manière identique, elles sont capables de recevoir le signal avec une efficacité maximale. La polarisation affecte directement la manière dont le signal est capté par l’antenne réceptrice. Si la polarisation ne correspond pas, l’intensité du signal reçu peut être considérablement réduite.
Une correspondance de polarisation incorrecte entraine des pertes de signal, parfois jusqu’à un affaiblissement complet si les polarisations sont orthogonales (par exemple, une polarisation verticale rencontrant une polarisation horizontale). En d’autres termes, si l’antenne réceptrice est polarisée verticalement mais que le signal incident est polarisé horizontalement, l’antenne ne captera qu’une fraction du signal ou potentiellement aucun signal du tout.
En minimisant les interférences et en assurant une réception claire et forte du signal, la même polarisation permet une meilleure qualité de transmission. Cela est particulièrement important dans les communications où la clarté et la fiabilité du signal sont essentielles, comme dans les communications d’urgence ou les applications critiques.
Les réflexions et les diffractions peuvent modifier la polarisation d’un signal lors de son trajet. Utiliser la même polarisation peut aider à atténuer une partie des effets négatifs causés par ces réflexions, surtout dans les environnements urbains ou montagneux où les signaux peuvent rebondir sur plusieurs surfaces avant d’atteindre le récepteur.
Pour assurer une communication efficace et fiable, il est essentiel que les antennes des deux extrémités de la liaison soient alignées avec la même polarisation. Cela permet d’éviter des pertes de signal inutiles et d’assurer que la puissance du signal est pleinement utilisée, améliorant ainsi la performance globale du système de communication.
Cette compréhension de la polarisation et son impact sur les communications sans fil est un élément crucial dans la conception et l’optimisation des systèmes de télécommunications, surtout dans des scénarios nécessitant une haute fiabilité et une grande portée.
Le PLF (Polarization Loss Factor) est un facteur crucial dans l’évaluation des systèmes de communication sans fil car il quantifie les pertes de signal dues à des désalignements de polarisation entre les antennes émettrices et réceptrices. Ces pertes sont exprimées en décibels (dB) et peuvent varier considérablement selon le degré de désalignement. Voici quelques valeurs typiques et leur impact sur la qualité du signal :
Exemples de Polarization Loss Factor (PLF)
| Désalignement | PLF | Interprétation |
|---|---|---|
| 0° (polarisations identiques) | 0 dB | Il n’y a aucune perte due à la polarisation. Le signal est reçu avec la puissance maximale possible. |
| 15° | environ 0.5 dB | Les pertes sont minimes. La qualité du signal est à peine affectée, permettant une communication efficace. |
| 45° | environ 3 dB | Le signal reçu est réduit de moitié. Cela peut affecter la performance du système, surtout dans des applications nécessitant une haute fiabilité. |
| 90° | environ 20 dB ou plus | Les polarisations sont orthogonales. Le signal peut être pratiquement perdu, rendant la communication extrêmement difficile ou impossible. |
Ce tableau est un excellent moyen de visualiser et de comprendre comment le Polarization Loss Factor varie en fonction du degré de désalignement entre les polarisations des antennes dans un système de communication.
La Commutation de Polarisation et ses Avantages
La commutation de polarisation permet aux radioamateurs de s’adapter aux variations de polarisation qui peuvent survenir pendant la propagation des ondes. Cela est particulièrement utile dans des contextes tels que :
Propagation Troposphérique : Où les changements de polarisation peuvent se produire en raison de l’interaction des ondes avec diverses conditions atmosphériques.
Communications Satellitaires : Où les rotations de polarisation peuvent être causées par le mouvement du satellite.
Avoir la capacité de commuter entre différentes polarisations (horizontale, verticale, circulaire, etc.) peut donc permettre une meilleure réception du signal en choisissant la polarisation la plus adaptée aux conditions de propagation actuelles.
Ce cas de rotation géographique, bien qu’incroyable, est un exemple des défis et des opportunités que présente la radioastronomie et la communication par satellite. Pour les radioamateurs engagés dans des liaisons de longue distance telles que l’EME, comprendre et pouvoir adapter la polarisation de leurs antennes est crucial pour maximiser la qualité et la fiabilité de leurs communications. Ces techniques avancées illustrent la complexité et la beauté des communications modernes à longue distance et la passion que les amateurs de radio apportent à leur hobby.
Ce sujet complexe et passionnant continue d’évoluer à mesure que les technologies et les connaissances sur la propagation des ondes se développent, offrant toujours plus de possibilités aux passionnés de communications.