INSTALLER UNE ANTENNE PARABOLIQUE (partie 3/5)

## Objectifs et prérequis **À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de :** - Assembler correctement une fiche RF mâle ou femelle sur un câble coaxial selon les normes IEC 60169‑16. - Identifier chaque composant d’une antenne parabolique (réflecteur, bras de support, LNB, système de fixation) et expliquer son rôle dans la réception du signal satellite. - Réaliser le pointage et le réglage d’une antenne parabolique en cas 1 (satellite géostationnaire connu) en déterminant l’azimut, l’élévation et la polarisation, puis vérifier la qualité du réception. **Prérequis :** - Connaissances de base en électrotechnique (tension, courant, impédance, pertes en ligne). - Lecture de schémas électriques et de plans d’implantation. - Utilisation des outils de mesure courants (multimètre, testeur de continuité, analyseur de spectre bas de gamme ou mesureur de puissance satellite). --- ## Introduction contextualisée Dans les zones rurales et semi‑urbaines du Cameroun, la réception télévisuelle par satellite constitue souvent la seule solution fiable pour accéder à l’information, à l’éducation et aux divertissements. L’installation d’une antenne parabolique nécessite donc une maîtrise technique précise : du câblage RF qui transporte le signal du LNB vers le récepteur, à l’identification des pièces mécaniques qui assurent la stabilité de l’antenne face aux vents, jusqu’au réglage fin qui permet de capter le signal avec un niveau de puissance optimal (≥ ‑50 dBm pour la plupart des bouquets africains). Ce chapitre présente, étape par étape, les compétences exigées par le programme officiel MINESEC/IGE pour la série MIE, en s’appuyant sur des situations réelles d’atelier ou de chantier rencontrées au Cameroun (ex. : installation d’une antenne 60 cm pour le bouquet Canal+ Afrique sur un toit en tôle ondulée). --- ## I. Assemblage des fiches RF (mâle et femelle) au câble coaxial ### A. Notions de base sur le câble coaxial Un câble coaxial de type **RG‑6** (impédance 75 Ω, atténuation ≈ 6,8 dB/100 m à 1 GHz) est le standard pour les installations satellitaires domestiques. Il se compose de : 1. **Âme conductrice** (cuivre plein ou tressée) qui transporte le signal HF. 2. **Diélectrique** (polyéthylène expansé) qui maintient l’écart entre l’âme et le blindage. 3. **Blindage** (tresse de cuivre + feuille d’aluminium) qui protège contre les interférences électromagnétiques. 4. **Gaine extérieure** (PVC ou PE) assurant la protection mécanique et l’étanchéité. > **>** L’impédance caractéristique du câble doit rester proche de 75 Ω ; toute désadaptation provoque des réflexions de signal et augmente le taux d’erreur binaire (BER). ### B. Types de fiches RF - **Fiche mâle (plug)** : broche centrale saillante, corps fileté qui vient se visser sur le câble. - **Fiche femelle (jack)** : réceptacle avec trou central pour accueillir la broche du mâle, souvent utilisée sur les panneaux de distribution ou les équipements fixes. Les deux types existent en version **à sertir** (crimp) ou **à visser** (compression). En milieu professionnel camerounais, la version à sertir est privilégiée pour sa rapidité d’exécution et sa fiabilité mécanique. ### C. Procédure d’assemblage pas à pas (fiche mâle à sertir) | Étape | Action | Détails / Outils | |------|--------|------------------| | 1 | **Dégainage** | Retirer 15 mm de gaine extérieure avec un dénude‑câble. | | 2 | **Épluchage du diélectrique** | Enlever 6 mm de diélectrique pour laisser l’âme apparente. | | 3 | **Préparation du blindage** | Rabattre la tresse et la feuille d’aluminium sur le diélectrique sur environ 5 mm. | | 4 | **Insertion de la fiche** | Glisser l’âme dans le trou central de la fiche mâle jusqu’à ce qu’elle ressorte légèrement (≈ 1 mm). | | 5 | **Sertissage** | Placer la fiche dans la matrice du sertisseur (crimp tool) adaptée au RG‑6 et exercer une pression uniforme jusqu’à entendre le clic. | | 6 | **Contrôle visuel** | Vérifier que la broche est centrée, que le blindage est bien plaqué contre le corps de la fiche et qu’aucun fil de tresse ne dépasse. | | 7 | **Test de continuité** | Avec un multimètre en mode Ω, mesurer entre l’âme et le blindage : valeur attendue > 10 MΩ (isolement). Entre l’âme et la broche de la fiche : < 0,5 Ω. | | 8 | **Test d’atténuation** (optionnel) | Utiliser un analyseur de spectre ou un mesureur de puissance : injecter un signal de 1 GHz, mesurer la perte d’insertion ; elle doit être < 0,5 dB pour une bonne connexion. | > **>** Un sertissage mal réalisé (broche décentrée, blindage pincé) crée des points de fuite qui augmentent le bruit de fond et réduisent le margin de réception. ### D. Contrôle et tests finaux Après assemblage des deux extrémités (mâle vers LNB, femelle vers répartiteur ou récepteur), on effectue : - **Test de retour** (VSWR) avec un réflectomètre de champ proche ; valeur acceptable < 1,5 :1. - **Mesure du niveau de signal** au niveau du récepteur : puissance reçue ≥ ‑50 dBm pour un bon verrouillage. - **Vérification d’étanchéité** (si l’installation est extérieure) : appliquer un ruban auto‑amalgamant sur la jonction câble‑fiche pour prévenir l’infiltration d’eau. --- ## II. Présentation et identification des composants de l’antenne ### A. Structure d’une antenne parabolique Une antenne parabolique typique se compose de : 1. **Réflecteur** (paraboloïde de révolution) en acier galvanisé ou en fibre de verre, diamètre généralement 60 cm à 1,2 m. 2. **Bras de support** (ou *feed arm*) qui relie le réflecteur au porte‑LNB. 3. **Porte‑LNB** (support réglable en azimut et élévation) permettant d’ajuster la position du convertisseur. 4. **LNB** (Low‑Noise Block downconverter) : reçoit le signal réfléchi, l’amplifie et le convertit en fréquence intermédiaire (IF) de 950‑2150 MHz. 5. **Système de fixation** (étrier, boulons, chevilles) adapté au support (toit, mur, poteau). 6. **Câble de descente** (coaxial RG‑6) relié au LNB via une fiche femelle. > **>** Le réflecteur doit présenter une précision de forme inférieure à λ/10 (où λ est la longueur d’onde du signal reçu) pour garantir un gain élevé ; pour une fréquence de 12 GHz (λ≈2,5 cm), cela signifie une déformation maximale de 0,25 mm. ### B. Composants actifs et passifs | Composant | Actif / Passif | Fonction principale | |-----------|----------------|---------------------| | Réflecteur | Passif | Concentre les ondes incidentes vers le foyer. | | Bras de support | Passif | Maintient le LNB à la distance focale précise. | | Porte‑LNB | Passif (avec vis de réglage) | Permet l’ajustement azimutal et élévationnel. | | LNB | Actif (amplificateur à faible bruit) | Convertit le signal GHz en IF, ajoute du gain (≈ 50‑60 dB) et réduit le bruit de figure (NF ≈ 0,8 dB). | | Câble coaxial | Passif | Transporte l’IF avec atténuation minimale. | | Fiches RF | Passif | Assurent la continuité électrique et le blindage. | ### C. Fonction de chaque élément (principes de fonctionnement) - **Réflexion géométrique** : les rayons parallèles provenant du satellite sont réfléchis par la surface paraboloïde et convergent tous vers le foyer où se trouve le cornet d’alimentation du LNB. - **Gain de l’antenne** : G ≈ η (π D/λ)², où η est l’efficacité d’illumination (0,55‑0,70 pour un LNB standard), D le diamètre du réflecteur, λ la longueur d’onde. Exemple : D = 0,9 m, f = 12 GHz → λ = 0,025 m → G ≈ 0,6 × (π × 0,9/0,025)² ≈ 0,6 × (113,1)² ≈ 0,6 × 12 785 ≈ 7 670 (≈ 38,8 dBi). - **Conversion du LNB** : le signal reçu à 11,7 GHz est mélangé avec une fréquence d’oscillateur locale (ex. 10,75 GHz) pour produire une IF de 950 MHz (ou 1 450 MHz selon la bande). ### D. Normes et repères visuels - Le réflecteur porte souvent des **repères de centrage** (petits points ou rainures) indiquant le foyer théorique. - Le porte‑LNB possède une **échelle graduée** en degrés pour l’azimut (0‑360°) et l’élévation (0‑90°). - Les boulons de fixation doivent être serrés à un couple de **20 Nm** (vérifié avec une clé dynamométrique) pour éviter le desserrage sous l’effet du vent (vitesse maximale de conception : 150 km/h selon la norme NF EN 1991‑1‑4). > **>** Un mauvais serrage entraîne un déplacement du LNB de quelques millimètres, ce qui peut réduire le gain de 3‑5 dB et provoquer une perte de verrouillage du signal. --- ## III. Pointage et réglage de l’antenne parabolique cas 1 ### A. Prérequis de pointage Le **cas 1** concerne un satellite géostationnaire connu (ex. Eutelsat 5 West A à 5° W) dont les coordonnées orbitales (longitude, latitude = 0°) sont publiées. Il faut disposer de : - Un **compas magnétique** ou un **GPS** pour déterminer le nord vrai. - Un **inclinomètre** ou un **niveau à bulle** pour mesurer l’élévation. - Un **testeur de niveau de signal** (ou le récepteur lui‑même en mode affichage du niveau). - Les valeurs théoriques d’azimut et d’élévation fournies par un calculateur en ligne ou une application (ex. *SatFinder*). ### B. Outils nécessaires | Outil | Usage | |-------|-------| | Clé à cliquet + douilles 10 mm | Serrage/desserrage des boulons de fixation. | | Tournevis cruciforme | Réglage des vis du porte‑LNB. | | Niveau à bulle (0‑90°) | Mesure de l’élévation. | | Compass ou smartphone avec fonction boussole | Détermination de l’azimut. | | Testeur de puissance satellite (ex. *SatLink WS‑6933*) | Lecture du niveau et du BER. | | Marqueur ou craie | Marquage des points de référence sur le réflecteur. | | Ruban auto‑amalgamant | Étanchéité des connexions extérieures. | ### C. Méthode de pointage (pas à pas) 1. **Mise en place mécanique** - Fixer solidement le réflecteur au support en respectant le couple de 20 Nm. - Orienter grossièrement l’antenne vers le sud (dans l’hémisphère nord) pour obtenir une élévation approximative. 2. **Calcul de l’azimut et de l’élévation** Utiliser les formules suivantes (valeurs en degrés) : ``` élévation = arctan( (cos θ – 0,1512) / √(1 – 0,2923² sin²θ) ) – 0,1° azimut = arctan( –sin θ / (cos φ · tan θ – sin φ · cos θ) ) + 180° ``` où : - φ = latitude du site (ex. Yaoundé = 3,87° N) - θ = différence de longitude entre le satellite et le site (satellite longitude – site longitude, positif à l’est). **Exemple chiffré** (Yaoundé, satellite Eutelsat 5 West A à 5° W) : - Longitude site = 11,52° E → θ = (‑5) – 11,52 = ‑16,52° (ouest). - En remplaçant les valeurs, on obtient : élévation ≈ 48,3°, azimut ≈ 210,5° (mesuré depuis le nord, dans le sens horaire). > **>** Pour simplifier, on peut utiliser une application mobile qui donne directement azimut = 210° et élévation = 48° pour Yaoundé/Eutelsat 5 West A. 3. **Réglage de l’élévation** - Desserrer légèrement les vis d’élévation du porte‑LNB. - Placer le niveau à bulle sur le bras de support et ajuster jusqu’à ce que la bulle indique l’angle calculé (ex. 48°). - Resserrer les vis en maintenant l’angle. 4. **Réglage de l’azimut** - Ouvrir le compas, tourner le corps de l’antenne jusqu’à ce que l’aiguille indique l’azimut calculé (210°). - Verrouiller les boulons de rotation du support. 5. **Affinage du signal** - Allumer le récepteur et sélectionner le transpondeur test (ex. 11 GHz, polarisation verticale, débit symbolique 27,5 MS/s). - Observer le niveau de signal et le BER. - Effectuer de micro‑ajustements (± 0,5°) en azimut et en élévation jusqu’à obtenir le niveau maximal (≥ ‑50 dBm) et le BER le plus bas (< 10⁻⁶). - Bloquer définitivement toutes les vis. 6. **Vérification de la polarisation** - Si le LNB possède un **rotateur de polarisation**, le tourner jusqu’à ce que le signal soit optimal (souvent 0° ou 90° selon la bande). - Verrouiller le rotateur. > **>** Un décalage de 1° en azimut ou en élévation peut entraîner une perte de 1‑2 dB de gain, suffisante pour faire basculer le récepteur en mode « recherche » lors de fortes atténuations pluviométriques. ### D. Exemple chiffré complet (pointage à Yaoundé) | Étape | Valeur théorique | Valeur mesurée après réglage | Écart | |-------|------------------|------------------------------|-------| | Azimut | 210,5° | 211,0° | +0,5° | | Élévation | 48,3° | 48,0° | –0,3° | | Niveau de signal (récepteur) | –48 dBm (cible) | –49 dBm | –1 dB | | BER | < 10⁻⁶ | 4 × 10⁻⁷ | OK | | Marge de pluie (fade margin) | 6 dB (standard) | 5,8 dB (mesurée) | –0,2 dB | Le résultat montre un réglage dans les tolérances acceptables (< 1° d’écart, niveau de signal dans la marge). --- ## Synthèse du chapitre - **Assemblage des fiches RF** : dégainer, préparer le blindage, insérer l’âme, sertir, contrôler continuité et atténuation. - **Identification des composants d’une antenne parabolique** : réflecteur, bras de support, porte‑LNB, LNB, câble, fixations ; chaque élément a une fonction précise (réflexion, maintien, conversion, transmission). - **Pointage et réglage (cas 1)** : calculer azimut/élévation à partir de la latitude/longitude du site et de la longitude du satellite, régler mécaniquement, affiner avec le testeur de signal, verrouiller. - **Formules clés** : - Gain d’antenne : G ≈ η (π D/λ)² - Élévation : arctan[(cos θ – 0,1512)/√(1 – 0,2923² sin²θ)] – 0,1° - Azimut : arctan[–sin θ/(cos φ·tan θ – sin φ·cos θ)] + 180° - **Normes de sécurité** : couple de serrage 20 Nm, mise à la terre du réflecteur si installé sur un toit métallique, utilisation de ruban auto‑amalgamant pour l’étanchéité, port de gants et de lunettes lors du sertissage. > **>** Toujours vérifier l’absence de tension sur le câble avant de couper ou de dénuder (risque de choc électrique). > **>** En cas de fortes pluies, prévoir une marge de fade d’au moins 6 dB dans le dimensionnement du LNB. > **>** Un réflecteur déformé de plus de λ/10 réduit le gain de plus de 3 dB ; contrôler la planéité avec un règle de précision avant l’installation. > **>** Après chaque intervention, noter les valeurs d’azimut, d’élévation, de niveau de signal et de BER dans le carnet de chantier pour assurer la traçabilité. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **Câble coaxial RG‑6** | Câble de 75 Ω utilisé pour la transmission des signaux satellitaires, constitué d’une âme, d’un diélectrique, d’un blindage tressé+feuille et d’une gaine extérieure. | | **Fiche RF (plug/jack)** | Connecteur mâle ou femelle permettant de relier le câble coaxial à un équipement (LNB, répartiteur, récepteur). | | **Sertissage (crimp)** | Technique d’assemblage mécanique où la fiche est déformée autour du câble à l’aide d’une matrice spéciale, assurant continuité électrique et étanchéité. | | **Réflecteur** | Surface paraboloïde qui concentre les ondes incidentes du satellite vers le foyer où se trouve le LNB. | | **LNB (Low‑Noise Block downconverter)** | Dispositif actif qui amplifie le signal reçu, le convertit en fréquence intermédiaire (IF) et le délivre via le câble coaxial. | | **Azimut** | Angle horizontal mesuré depuis le nord vrai (0°) vers l’est, indiquant la direction de pointage de l’antenne. | | **Élévation** | Angle vertical mesuré depuis l’horizon (0°) vers le zénith (90°), indiquant la hauteur de pointage. | | **Polarisation** | Orientation du champ électrique de l’onde électromagnétique (linéaire verticale/horizontale ou circulaire droite/gauche) ; doit être alignée avec celle du transpondeur satellite. | | **Gain d’antenne (G)** | Rapport de la puissance rayonnée dans une direction donnée à celle d’une antenne isotrope, exprimé en dBi. | | **Fading margin (marge de pluie)** | Marge de puissance supplémentaire prévue pour compenser les atténuations dues aux précipitations, généralement 4‑6 dB en bande Ku. | | **BER (Bit Error Rate)** | Taux d’erreur binaire ; mesure de la qualité du lien numérique après démodulation. | | **VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)** | Rapport décrivant l’adaptation d’impédance entre le câble et la charge ; valeur idéale = 1:1. | | **Couple de serrage** | Moment de force appliqué sur un boulon pour assurer un maintien mécanique sans endommager la pièce (ex. 20 Nm pour la fixation d’antenne). | | **Étanchement (auto‑amalgamant)** | Ruban qui se fusionne à lui‑même sous tension, assurant une protection contre l’humidité aux jonctions câble‑fiche. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Assemblage d’une fiche RF mâle **Situation** : Vous devez préparer un câble RG‑6 de 15 m pour relier le LNB à un répartiteur situé dans le tableau électrique d’une école rurale à Garoua. **Consignes** : 1. Décrire les étapes de préparation du câble (dégainage, épluchage du diélectrique, préparation du blindage). 2. Indiquer la longueur exacte à dénuder pour chaque partie afin d’obtenir une connexion optimale. 3. Donner les valeurs de continuité attendues entre l’âme et le blindage, et entre l’âme et la broche de la fiche. **Corrigé** : 1. **Dégainage** : retirer 15 mm de gaine extérieure à l’aide d’un dénude‑câble. 2. **Épluchage du diélectrique** : enlever 6 mm de diélectrique pour laisser l’âme apparente sur 6 mm. 3. **Préparation du blindage** : rabattre la tresse et la feuille d’aluminium sur le diélectrique sur 5 mm, de façon à ce qu’elles recouvrent uniformément le diélectrique sans dépasser l’âme. 4. **Longueurs à dénuder** : gaine = 15 mm, diélectrique = 6 mm, blindage = 5 mm (total 26 mm de câble exposé). 5. **Continuité attendue** : - Entre l’âme et le blindage : résistance d’isolement > 10 MΩ (mesurée avec un multimètre en Ω). - Entre l’âme et la broche centrale de la fiche : résistance < 0,5 Ω (contact métallique bon). 6. **Contrôle final** : effectuer un test d’atténuation à 1 GHz ; perte d’insertion < 0,5 dB. --- ### Exercice 2 – Calcul d’azimut et d’élévation pour un site à Ngaoundéré **Données** : - Latitude du site : φ = 7,33° N - Longitude du site : λₛᵢₜₑ = 13,58° E - Satellite cible : Eutelsat 16A à 16,0° E **Consignes** : 1. Calculer la différence de longitude θ. 2. Utiliser les formules d’élévation et d’azimut (voir synthèse) pour obtenir les valeurs théoriques. 3. Arrondir au dixième de degré et indiquer comment régler l’antenne sur le terrain. **Corrigé** : 1. θ = λₛₐₜₑₗₗᵢₜₑ – λₛᵢₜₑ = 16,0° – 13,58° = +2,42° (est). 2. **Élévation** : ``` élévation = arctan[(cos θ – 0,1512)/√(1 – 0,2923² sin²θ)] – 0,1° cos θ = cos 2,42° = 0,9991 sin θ = sin 2,42° = 0,0422 élévation = arctan[(0,9991 – 0,1512)/√(1 – 0,0855·0,00178)] – 0,1° = arctan[0,8479/√(0,99985)] – 0,1° = arctan[0,8479/0,9999] – 0,1° = arctan[0,8480] – 0,1° ≈ 40,3° – 0,1° = 40,2° ``` Arrondi : **40,2°**. 3. **Azimut** : ``` azimut = arctan[ –sin θ / (cos φ·tan θ – sin φ·cos θ) ] + 180° cos φ = cos 7,33° = 0,9919 sin φ = sin 7,33° = 0,1276 tan θ = tan 2,42° = 0,0423 numérateur = –0,0422 dénominateur = (0,9919·0,0423) – (0,1276·0,9991) = 0,0419 – 0,1275 = –0,0856 fraction = –0,0422 / –0,0856 = 0,493 azimut = arctan(0,493) + 180° ≈ 26,3° + 180° = 206,3° ``` Arrondi : **206,3°** (mesuré depuis le nord, dans le sens horaire). 4. **Réglage sur le terrain** : - Desserrer les vis d’élévation, placer le niveau à bulle sur le bras de support et régler jusqu’à 40,2°. - Resserrer les vis. - Ouvrir le compas, tourner l’antenne jusqu’à ce que l’aiguille indique 206,3°, puis bloquer les boulons de rotation. - Effectuer le affinage du signal comme décrit dans la synthèse. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | **Sertissage décentré** (broche non alignée avec l’âme) | Augmentation du retour d’onde, perte de signal jusqu’à 3 dB, risque de court‑circuit si la broche touche le blindage. | Utiliser une matrice de sertissage adaptée au RG‑6, vérifier visuellement que la broche dépasse d’environ 1 mm et que le blindage est bien plaqué contre le corps de la fiche avant de serrer. | | 2 | **Couple de serrage insuffisant** sur les boulons de fixation du réflecteur | Mouvement de l’antenne sous le vent, dépointage progressif, perte de réception lors d’orages. | Appliquer un couple de 20 Nm avec une clé dynamométrique ; revérifier après les premières 24 h d’exposition au vent. | | 3 | **Oublier la mise à la terre** du réflecteur lorsqu’il est installé sur un toit métallique | Risque de décharge électrostatique lors d’orages, endommagement du LNB ou du récepteur. | Relier le réflecteur à une prise de terre conforme à la norme NF C 15‑100 (câble de cuivre de 6 mm² minimum) avant de mettre sous tension. | | 4 | **Mauvaise orientation de la polarisation** (LNB non aligné avec la transpondeur) | Niveau de signal réduit de 5‑10 dB, augmentation du BER, perte de verrouillage. | Après le pointage grossier, faire tourner le rotateur de polarisation du LNB tout en observant le niveau de signal ; bloquer lorsqu’il est maximal. | | 5 | **Utilisation d’un câble endommagé** (coupure du blindage, entrée d’eau) | Entrée d’humidité → corrosion, augmentation de l’atténuation, court‑circuit potentiel. | Inspecter visuellement le câble avant chaque installation ; remplacer toute section présentant des coupures, des écrasements ou des traces d’eau. Appliquer du ruban auto‑amalgamant sur les connexions extérieures. | | 6 | **Ne pas vérifier le VSWR** après assemblage | Reflets de puissance pouvant endommager le LNB à long terme. | Mesurer le VSWR avec un réflectomètre de champ proche ; accepter uniquement les valeurs < 1,5 :1. En cas de valeur supérieure, refaire le sertissage ou remplacer le câble. | --- *Fin de cours.*