Calculateur de portée radio

Estimez la distance maximale de votre liaison radio en fonction de la fréquence, de la puissance d’émission, du gain d’antenne et de la hauteur d’antenne. Le calculateur prend également en compte la limite de visibilité optique — au-delà de l’horizon, la communication n’est pas toujours possible.

Pourquoi la portée radio est-elle importante ?

La communication radio constitue l’épine dorsale d’innombrables technologies, allant de la radio amateur et de l’aviation au Wi-Fi, aux systèmes maritimes et aux services d’urgence. Comprendre la portée maximale d’un lien radio est essentiel pour assurer une communication fiable. La distance qu’un signal peut parcourir dépend non seulement de l’émetteur et de l’antenne, mais aussi de la physique de la propagation des ondes et de la courbure de la Terre.

En estimant la portée radio à l’avance, les opérateurs peuvent optimiser l’emplacement des antennes, choisir la bonne fréquence et garantir une couverture fiable pour l’application visée.

Facteurs clés influençant la portée radio

Fréquence
La fréquence radio influence fortement la portée.

• Basses fréquences (HF, VHF) : Les ondes longues peuvent se diffracter autour d’obstacles et parfois se réfléchir sur l’ionosphère, permettant des communications au-delà de l’horizon.

• Hautes fréquences (UHF, SHF) : Elles offrent des débits plus élevés mais exigent une visibilité directe et sont plus facilement bloquées par le relief, les bâtiments et la végétation.

Puissance d’émission
Une puissance plus élevée signifie des signaux plus forts, capables de parcourir une plus grande distance et de surmonter les interférences. Toutefois, la puissance seule ne permet pas de dépasser la limite optique si aucun phénomène de propagation particulier n’est présent. De plus, de nombreuses réglementations limitent la puissance d’émission.

Gain d’antenne
Les antennes concentrent l’énergie dans certaines directions. Les antennes à fort gain peuvent considérablement augmenter la portée en focalisant la puissance, mais seulement si elles sont correctement orientées. Les antennes directionnelles sont fréquentes dans les liaisons point-à-point, tandis que les antennes omnidirectionnelles sacrifient du gain pour couvrir toutes les directions.

Hauteur d’antenne
L’élévation de l’antenne augmente la distance à l’horizon radio. Installer les antennes sur des tours ou des collines réduit les obstructions et prolonge la portée. Par exemple, passer une antenne de 2 mètres à 20 mètres peut ajouter plusieurs kilomètres de couverture.

La limite de visibilité optique

En raison de la courbure terrestre, il existe une distance maximale à laquelle deux antennes peuvent « se voir ». On parle d’horizon radio ou de visibilité optique.

La distance approximative à l’horizon (en kilomètres) se calcule ainsi :

d ≈ 3,57 × (√h₁ + √h₂)

où h₁ et h₂ représentent les hauteurs des antennes en mètres.

Au-delà de cette distance, la communication directe est en général impossible — sauf si des effets spéciaux de propagation interviennent. C’est pourquoi le calculateur prend en compte cette limite.

Pourquoi la communication au-delà de l’horizon n’est pas toujours possible

Même s’il existe des cas où les signaux franchissent l’horizon, ceux-ci ne sont pas garantis. Les facteurs incluent :

• Diffraction : Les ondes à basse fréquence peuvent contourner légèrement les obstacles, mais cet effet disparaît aux hautes fréquences.

• Réfraction atmosphérique : L’atmosphère peut courber les signaux, étendant légèrement l’horizon radio au-delà de l’optique.

• Conduits troposphériques : Dans certaines conditions météo, les signaux parcourent des centaines de kilomètres supplémentaires, mais de façon imprévisible.

• Réflexion ionosphérique : Les ondes HF (3–30 MHz) rebondissent sur l’ionosphère et atteignent des milliers de kilomètres, mais ce phénomène ne s’applique pas aux bandes plus hautes comme le VHF/UHF.

Pour la plupart des usages pratiques, notamment en VHF, UHF et micro-ondes, la portée fiable est limitée à la ligne de visée.

Effets environnementaux et du terrain

La portée réelle dépend aussi de l’environnement :

• Obstacles : Bâtiments, collines et forêts absorbent ou bloquent les signaux.

• Météo : Pluie, neige et brouillard affectent surtout les micro-ondes et ondes millimétriques.

• Interférences : Les signaux concurrents, le bruit ou le brouillage volontaire réduisent la portée utile.

• Conductivité du sol : Les zones côtières ou les surfaces d’eau favorisent la propagation, alors que les terrains secs et rocheux la réduisent.

Conseils pratiques pour étendre la portée radio

• Placer les antennes aussi haut que possible pour accroître la visibilité directe.

• Utiliser des antennes directionnelles pour concentrer l’énergie entre deux points.

• Choisir des fréquences équilibrant portée et bande passante.

• Réduire les obstacles dans la zone de Fresnel (zone 3D autour du trajet direct).

• Employer des répéteurs pour étendre la couverture.

• Utiliser des câbles coaxiaux et connecteurs de haute qualité et à faibles pertes.

Applications du calcul de portée radio

• Radioamateur : Planification de contacts point-à-point et de répéteurs.

• Services d’urgence : Communication fiable en zones sinistrées.

• Militaire et aviation : Planification tactique et couverture radar.

• Réseaux sans fil : Conception de liaisons Wi-Fi ou micro-ondes point-à-point.

• Maritime : Estimation de la couverture des radios VHF marines.

Radioamateur et communications DX

Les radioamateurs explorent depuis longtemps les limites de la portée radio. Bien que le VHF/UHF soit généralement limité à la ligne de visée, ils expérimentent des communications longue distance grâce à des modes spéciaux :

• Propagation Sporadic-E : Dans la bande 30–300 MHz, les signaux se réfléchissent sur des zones ionisées de la couche E, permettant des contacts jusqu’à 2000 km.

• Diffusion par météores : Les traînées ionisées de météores permettent des communications brèves sur plusieurs centaines de kilomètres.

• Terre–Lune–Terre (EME) : En rebondissant sur la Lune, les radioamateurs communiquent entre continents avec des antennes à fort gain et de puissants émetteurs.

Applications militaires et de défense

Les systèmes militaires reposent fortement sur le calcul de portée radio pour la planification tactique. Les radios VHF/UHF courtes portées connectent soldats et véhicules, tandis que les systèmes HF assurent des communications à des milliers de kilomètres.

En radar, la limite de visibilité définit la portée de détection. Les radars terrestres ne peuvent pas voir les cibles cachées derrière l’horizon, d’où le développement de radars transhorizon (OTH) utilisant la réflexion ionosphérique.

Communications maritimes et aéronautiques

• En mer : Les radios marines VHF sont la norme pour les communications navire-à-navire et navire-terre. Leur portée dépend de la hauteur d’antenne : un mât de 20 m permet généralement 30–40 milles nautiques. Pour plus loin, on utilise satellites ou HF.

• En aviation : Les radios VHF servent aux communications air-sol et air-air. L’altitude élevée des avions prolonge la ligne de visée à des centaines de kilomètres.

Radar et limitations de ligne de visée

Les radars terrestres ne détectent pas les avions volant sous l’horizon radar, créant des « zones aveugles » exploitées par des tactiques militaires. D’où l’installation de radars sur des hauteurs, des tours ou des avions.

Bandes de fréquences et portées pratiques

• HF (3–30 MHz) : Longue portée grâce à l’ionosphère, utilisée en maritime, aviation et DX amateur.

• VHF (30–300 MHz) : Principalement ligne de visée, idéal pour aviation et maritime. Parfois étendu par Sporadic-E.

• UHF (300 MHz–3 GHz) : Excellente communication courte portée à large bande passante (Wi-Fi, mobiles, radios militaires).

• Micro-ondes (3–30 GHz) : Fort débit pour satellites et faisceaux hertziens. Très sensibles à la météo et à la visibilité directe.

Exemples concrets

• Deux radios portatives (5 W, antennes 1,5 m) : Portée 5–8 km en terrain ouvert, <2 km en ville.

• Répéteur en montagne (1000 m d’altitude) : Portée de 100 km ou plus.

• Navire avec mât de 25 m : Liaison 40 km avec la côte, portée étendue à ~70 km avec une tour de 25 m côté terrestre.

• Avion à 10 000 m : Portée théorique >350 km.

Tendances futures

• Diffusion troposphérique : Communication au-delà de l’horizon sans satellite.

• Satellites (LEO, MEO, GEO) : Dépassement de la limite de ligne de visée via relais spatiaux.

• Réseaux maillés : Systèmes multi-nœuds prolongeant la couverture.

• 5G et au-delà : Formation de faisceaux et antennes avancées pour étendre la couverture aux hautes fréquences.