Propagation des ondes électromagnétiques
Figure 1 :Onde ionosphérique, onde près du sol et onde à propagation directe
La propagation des ondes électromagnétiques entre le transmetteur et le récepteur est un phénomène complexe. Il est nécessaire de différencier les trois méthodes de propagations de celles-ci :
- Propagation par onde au sol ;
- Propagation par onde ionosphérique ;
- Propagation onde à propagation directe.
Le type de propagation est déterminé par la fréquence porteuse du signal.
Onde de sol
Dans ce type de propagation, l’onde se déplace à la frontière entre le sol et l’atmosphère. Ce sont les propriétés diélectriques du sol et la diffraction de la surface qui permettent sa propagation. Elle est utilisée pour la communication à longue portée utilisant une fréquence de moins de 3 MHz (le sol sert de conducteur pour toutes les fréquences de moins 5 MHz). Elle peut être utilisée pour les communications à courte distance avec des fréquences entre 3 et 30 MHz.
Onde l’ionosphérique
L’ionosphère est formée de quatre couches d’épaisseur variée d’atomes ionisées qui agissent comme un réflecteur pour certaines longueurs d’ondes. Les ondes effectuent un zigzag entre les couches ionisées et le sol. Elle est donc utilisée pour les télécommunications à grande distance. Les couches sont en mouvement et varient en intensité, de sorte que les conditions de réflexion sont en constante évolution.
La loi de l’angle d'incidence égal à l’angle réfléchi s’applique de façon limitée. Les fréquences utilisées par les radars ne font pas partie en général de celle les mieux adaptés pour ces réflexions, à l'exception de celle pour les radars transhorizon.
Onde à propagation directe
Les ondes électromagnétiques de plus de 100 MHz ne sont pas réfléchies par l'ionosphère et ne peuvent se propager vers une antenne réceptrice que par voie directe. Elles ont un comportement similaire aux ondes visibles et leur transmission est donc appelée quasi-optique.
Cependant, dans la troposphère, sous 18 km d’altitude, la température et la pression décroissent graduellement en s’élevant. Le contenu en eau varie également grandement avec l’altitude et l’horizontal. Dans une atmosphère standard l’indice de réfraction diminue donc graduellement avec l’altitude ce qui courbe la trajectoire de l’onde ce qui permet une propagation directe un peu plus longue.
Si l’air est très stable, avec une augmentation de la température au lieu d’une diminution, la courbure sera encore plus prononcée. Ainsi une onde émise avec un angle par rapport à l’horizon peut suivre une trajectoire courbe qui la ramènera vers le sol plus tôt qu’en temps normal.