champ lointain

Le champ lointain est la région de l'espace où l'onde électromagnétique rayonnée par une antenne est devenue une onde plane se propageant vers l'extérieur à la vitesse de la lumière. Il commence généralement à plusieurs longueurs d'onde de l'antenne, au-delà de la zone de transition appelée champ proche. Dans cette région, les champs électrique et magnétique sont perpendiculaires l'un à l'autre et à la direction de propagation, leurs amplitudes étant liées par l'impédance de l'espace libre, soit environ 377 ohms.

La limite entre le champ proche et le champ lointain dépend des dimensions de l'antenne et de la fréquence de fonctionnement. Pour les antennes électriquement petites, le champ lointain peut commencer à seulement quelques longueurs d'onde. Pour les grands réseaux ou les antennes paraboliques, il peut s'étendre beaucoup plus loin. Une règle empirique est que le champ lointain commence à environ 2D au carré divisé par la longueur d'onde, où D est la plus grande dimension de l'antenne. À 1 GHz avec une antenne d'un demi-mètre, le véritable champ lointain pourrait ne pas être atteint avant plusieurs mètres.

Mesure et modélisation en pratique

Les mesures et les calculs en champ lointain sont plus simples que l'analyse en champ proche car la structure de l'onde est prévisible. Les ingénieurs utilisent les diagrammes de rayonnement en champ lointain pour spécifier le gain, la directivité et l'efficacité de rayonnement de l'antenne. Les bancs d'essai pour la mesure d'antennes sont conçus de manière à ce que l'équipement sous test soit suffisamment éloigné de la source ou de la sonde de mesure pour que les conditions d'onde plane soient respectées. Les chambres anéchoïques avec des murs absorbants abritent souvent ces bancs pour éliminer les réflexions.

La modélisation numérique bénéficie également des hypothèses de champ lointain. Les codes utilisant la méthode des moments ou la méthode des différences finies dans le domaine temporel peuvent souvent négliger entièrement le champ proche si l'on ne s'intéresse qu'à la façon dont l'antenne rayonne. Le champ lointain est également l'endroit où la réponse de l'antenne aux signaux entrants devient claire et prévisible, ce qui est important pour la conception des récepteurs et les liaisons de communication.

Près de l'antenne, l'énergie stockée et le couplage réactif dominent. En s'éloignant dans le champ lointain, on ne voit que l'onde progressive. Cette distinction est importante en pratique : le champ proche d'une antenne émettrice peut coupler de l'énergie indésirable dans les conducteurs proches, tandis que son champ lointain est ce qui atteint le récepteur à des kilomètres. L'ignorance de cette limite a causé des problèmes de diaphonie dans les réseaux d'antennes denses et des prédictions erronées des performances du système.