Adrien PLANTIER

Alternant BUT GEII

Challenge de Radiogoniométrie

1. Contexte et Objectifs

Le projet « Challenge de Radiogoniométrie » a été conçu dans le cadre d’un concours de détection balises radio. L’objectif était de réaliser une antenne directive capable de localiser un émetteur radio à une fréquence de 144 MHz ± 1 MHz , en respectant des contraintes strictes : dimensions maximales de 1,2 m × 0,6 m , masse inférieure à 1,2 kg , coût limité à 150 € , et une directivité optimale pour identifier la direction de la source. Le projet s’articule autour de trois documents clés : le Dossier de Conception (DDC) , le Dossier de Fabrication (DDF) et le Dossier de Vérification (DDV) , garantissant une approche structurée et professionnelle.

2. Structure des Documents

Le projet est documenté de manière exhaustive :

  • DDC : Définition de l’architecture de l’antenne, choix des matériaux, simulations électromagnétiques, et schémas électriques.
  • DDF : Procédures de fabrication (assemblage de l’antenne, câblage, tests mécaniques).
  • DDV : Validation des exigences clients via des tests sur la directivité, la masse, la fréquence de résonance, et l’adaptation d’impédance.

3. Conception Technique

Mécanique

L’antenne choisie est de type HB9CV , sélectionnée après une comparaison avec une antenne Yagi via une matrice de décision. Cette solution offre une directivité optimale tout en respectant les contraintes dimensionnelles (longueur maximale de 1,04 m ). Les matériaux utilisés incluent :

  • Un boom en cuivre pour sa conductivité élevée et sa rigidité.
  • Des éléments rayonnants en mètres ruban d’acier pour leur légèreté et leur flexibilité.
  • Un support métal profilé pour sa légèreté, son ergonomie, et son faible coût.
    Les dimensions des éléments sont précises : le réflecteur mesure 104,17 cm , le directeur 95,8 cm , et le boom 26,04 cm .

Électronique

Pour assurer une transmission efficace du signal, une attention particulière a été portée à l’adaptation d’impédance. L’impédance cible est fixée à 50 Ω , standard pour les systèmes RF. Une solution retenue est l’utilisation d’un condensateur de 47 pF en série pour annuler l’inductance résiduelle de l’antenne, validée via des simulations avec QucsStudio . Le câblage utilise un câble coaxial 243RF-0200-A-1 (impédance 50 Ω) et un connecteur SMA TR pour relier l’antenne à une clé USB RTL-SDR.

Informatique

Le traitement du signal repose sur une clé USB RTL-SDR et une tablette Windows pour visualiser la force du signal. Les logiciels utilisés incluent :

  • MMANA-GAL pour simuler le diagramme de rayonnement.
  • QucsStudio pour valider l’adaptation d’impédance.
    Ces outils permettent de vérifier la directivité et de s’assurer que le gain est maximal dans la direction souhaitée.

4. Processus de Fabrication

La fabrication de l’antenne suit plusieurs étapes critiques :

  1. Assemblage : Découpe et fixation des éléments rayonnants (mètres ruban en acier), montage du boom en cuivre, et intégration du gamma match (condensateur de 47 pF).
  2. Tests mécaniques : Vérification de la masse totale (461 g , bien en dessous de la limite de 1,2 kg) et contrôle des dimensions avec un mètre et un pied à coulisse.
  3. Câblage : Connexion de l’antenne à la clé SDR via le câble coaxial et le connecteur SMA.

5. Vérification et Conformité

Toutes les exigences clients ont été validées :

  • Fréquence de résonance mesurée à 144,05 MHz (dans la plage 143–145 MHz).
  • Directivité confirmée via le diagramme de rayonnement (gain maximal vers l’avant).
  • Impédance adaptée à 50 Ω (coefficient de réflexion < -10 dB).
  • Masse de 461 g (incluant le club de golf et les câbles).
  • Coût total de 148,50 € TTC , sous le budget alloué.

6. Compétences Mobilisées (GEII)

Ce projet illustre la maîtrise de compétences clés :

  • C1-3 : Analyse de systèmes électroniques (antenne, circuits RF).
  • C1-9 : Conception de schémas électriques et d’architectures fonctionnelles.
  • C1-10 : Documentation technique structurée (DDC, DDF, DDV).
  • C1-11 : Utilisation d’outils de simulation (MMANA-GAL, QucsStudio).
  • C1b-21 à C1b-26 : Maîtrise des propriétés électromagnétiques et des matériaux.

7. Coûts et Délais

Le coût total de l’antenne s’élève à 148,50 € TTC , hors équipement informatique. Les délais ont été respectés grâce à une gestion rigoureuse, malgré des ajustements techniques comme le recalcul de l’impédance.

8. Points Forts

  • Innovation : Utilisation de matériaux courants (mètres ruban, club de golf) pour réduire le coût et la masse.
  • Rigueur : Documentation exhaustive et simulations précises (directivité, impédance).
  • Collaboration : Validation client à chaque étape et tests en conditions réelles.

9. Améliorations Possibles

  • Optimisation du gamma match : Réduction de la taille du condensateur pour un design plus compact.
  • Légèreté : Exploration de matériaux alternatifs (composites) pour le boom.
  • Portabilité : Intégration d’une alimentation autonome pour la tablette.

10. Conclusion

Le projet « Challenge de Radiogoniométrie » illustre une approche pluridisciplinaire combinant électromagnétisme, mécanique et informatique. Il répond aux exigences techniques et fonctionnelles du cahier des charges tout en développant des compétences en conception, simulation et gestion de projet dans les domaines des antennes, des systèmes embarqués ou de l’électronique radiofréquence.