ATPL · cours illustré

Cours ATPL navigation radio 062 : 14 chapitres illustrés

Le cours ATPL de navigation radio reprend le programme en 14 chapitres : 133 notions expliquées en quelques paragraphes, souvent avec un schéma, ce qu'il faut retenir et, pour beaucoup, le piège classique de l'examen. Le premier chapitre, « Ondes radio, modulation et antennes », se lit en entier sur cette page.

14
chapitres: 133
notions expliquées, dont 125 avec un schéma ou une illustration: 1 112
questions de la banque rattachées à un chapitre

Lire le chapitre 1 Les 1 093 questions de ce module

Sommaire du cours

Chaque chapitre explique, notion par notion, ce que demandent les questions de la banque, avec un encadré « À retenir » et, souvent, le piège classique de l'examen. Le premier chapitre est en accès libre, ci-dessous et dans l'application ; les suivants sont réservés aux abonnés ATPL.

1.Ondes radio, modulation et antennes
Accès libre
Nature de l'onde, fréquence et longueur d'onde, bandes, modulations et classes d'émission, antennes et implantation.
8 notions · 48 questions de la banque
2.La propagation des ondes
Abonnés
Ondes de sol, d'espace et de ciel, ionosphère, zone de silence, fading, portée optique, atténuation et effet Doppler.
9 notions · 45 questions de la banque
3.Radiogoniométrie : VDF, NDB et ADF
Abonnés
Le radiogoniomètre au sol (VDF), la balise NDB, l'ADF de bord, ses indicateurs, son exploitation et ses erreurs.
14 notions · 127 questions de la banque
4.Le VOR
Abonnés
Fréquences, principe du VOR conventionnel et du VOR Doppler, radial et déclinaison, cône de confusion, portée, DOC, précision et identification.
9 notions · 76 questions de la banque
5.Indicateurs VOR : CDI, HSI et RMI
Abonnés
Lecture du CDI et de l'indicateur TO/FROM, méthode de résolution des exercices, HSI, RMI et pannes, présentation EFIS.
11 notions · 66 questions de la banque
6.Le DME
Abonnés
Principe radar secondaire, fréquences et appairage, modes de fonctionnement, saturation, distance oblique, précision, vitesse sol et positionnement.
8 notions · 80 questions de la banque
7.L'ILS et le MLS
Abonnés
Localizer, glide path, radiobornes, indicateurs, catégories, calculs de vitesse verticale et de hauteur, exploitation, aires critiques, puis le MLS.
14 notions · 148 questions de la banque
8.Le radar primaire et les radars sol
Abonnés
Principe des impulsions, PRF et portée sans ambiguïté, résolution, fréquences, radars ATC et approches radar.
6 notions · 60 questions de la banque
9.Le radar météorologique de bord
Abonnés
Principe, faisceau et antenne, couleurs, réglage du tilt, échelle de distance, zones d'ombre, cartographie et précautions au sol.
9 notions · 61 questions de la banque
10.Le radar secondaire (SSR) et le transpondeur
Abonnés
Interrogation et réponse, modes A, C et S, codes, IDENT, défauts du SSR classique et ADS-B.
8 notions · 55 questions de la banque
11.GNSS : le GPS et les autres constellations
Abonnés
Segments, constellation GPS, signaux et codes, pseudo-distance, position, message de navigation, récepteurs, WGS 84, erreurs, DOP, GLONASS et Galileo.
12 notions · 137 questions de la banque
12.Intégrité et augmentations du GNSS
Abonnés
ABAS et RAIM, prévision et pertes de RAIM, SBAS et EGNOS, GBAS et approches GLS, GPS différentiel.
6 notions · 55 questions de la banque
13.Navigation de surface : RNAV et FMS
Abonnés
Définition de la RNAV, capteurs et systèmes hybrides, RNAV VOR/DME et stations fantômes, FMS et bases de données, initialisation, calcul de position, fonctions, couleurs et modes EFIS.
9 notions · 109 questions de la banque
14.La navigation fondée sur les performances (PBN)
Abonnés
Concept PBN, RNAV et RNP, erreurs et TSE, spécifications, opérations océaniques, path terminators, virages, alertes, approches RNP APCH, RNP AR et A-RNP.
10 notions · 45 questions de la banque

Chapitre 1 : Ondes radio, modulation et antennes

Nature de l'onde, fréquence et longueur d'onde, bandes, modulations et classes d'émission, antennes et implantation.

L'onde électromagnétique

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Champs E et H d'une onde polarisée verticalement

Une onde radio associe deux champs inséparables : un champ électrique E et un champ magnétique H, perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation, et qui varient en phase. Dans le vide (et pratiquement dans l'air) elle voyage à la vitesse de la lumière, c = 300 000 km/s.

La polarisation est l'orientation du champ E. Le champ E est parallèle à l'antenne qui rayonne : une antenne verticale émet une onde polarisée verticalement (E vertical, H horizontal), une antenne horizontale une onde polarisée horizontalement.

Une antenne de réception capte le mieux une onde dont le champ E lui est parallèle : une onde dont la composante magnétique est horizontale se reçoit sur une antenne verticale.

À retenir

Polarisation = direction de E = direction de l'antenne émettrice. E ⟂ H ⟂ propagation.

Piège d'examen

« Polarisée horizontalement » signifie que c'est le champ E qui est horizontal (H est alors vertical). L'onde d'un NDB est polarisée verticalement : sa composante magnétique se propage dans le plan horizontal.

Fréquence, période et longueur d'onde

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Longueur d'onde, amplitude et conversions usuelles

La fréquence F est le nombre de cycles complets par seconde (en hertz). La période T = 1/F est la durée d'un cycle. La longueur d'onde λ est la distance parcourue pendant un cycle, d'une crête à la crête suivante :

λ = c / F

Avec c = 3·10⁸ m/s, la forme pratique est λ (m) = 300 / F (MHz). Gardez les unités cohérentes : 300 kHz = 0,3 MHz donne 1 000 m ; 9 375 MHz donne 3,2 cm.

L'amplitude est la valeur maximale atteinte par l'onde ; elle ne dépend pas de la fréquence.

À retenir

λ (m) = 300 / F (MHz) ; F (MHz) = 300 / λ (m). 1 GHz = 1 000 MHz ; 1 MHz = 1 000 kHz.

Piège d'examen

Erreurs d'unités fréquentes : 1 cm → 30 GHz (pas 3 GHz) ; 2,22 cm → 13 500 MHz (bande des radars Doppler de navigation).

Les bandes de fréquences

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Bandes de fréquences, noms des ondes et aides radio associées

Le spectre radio est découpé en bandes d'un facteur 10. Chaque bande a son nom en fréquence (LF, MF, VHF…) et un nom en longueur d'onde (kilométrique, métrique…).

LF/MF : NDB et locators (190 à 1 750 kHz).
HF : communications à grande distance par réflexion ionosphérique.
VHF (30–300 MHz, ondes métriques) : markers, localizer, VOR, radio VHF, VDF.
UHF (300–3 000 MHz, ondes décimétriques) : glide, DME, transpondeur, GNSS.
SHF (3–30 GHz, ondes centimétriques) : radioaltimètre, MLS, radar météo, radars d'aérodrome.

Les radars désignent aussi des sous-bandes : L (≈ 1,3 GHz, radars de route, GNSS), C (≈ 5 GHz) et X (≈ 9,4 GHz, radar météo de bord).

À retenir

VHF = 30–300 MHz = 10 m à 1 m (métrique). UHF = 300–3 000 MHz (décimétrique). SHF = 3–30 GHz (centimétrique).

Piège d'examen

Le glide de l'ILS est en UHF (décimétrique) alors que le localizer et les markers sont en VHF (métrique). Les GNSS sont classés en UHF (bande L).

La modulation

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Porteuse, modulation d'amplitude, de fréquence et de phase

La porteuse (haute fréquence) transporte bien l'énergie mais ne contient pas d'information. Le modulateur lui superpose le signal utile basse fréquence (audio, données).

Modulation d'amplitude (AM) : l'information est dans la variation d'amplitude. Simple, mais sensible aux parasites (orages, industriels). Pour économiser du spectre on n'émet qu'une bande latérale : BLU (SSB), utilisée en HF et pour le VOLMET.
Modulation de fréquence (FM) : amplitude constante, la fréquence varie ; insensible aux parasites.
Modulation de phase : sauts de phase, adaptée aux données, utilisée par le GPS.
Modulation par impulsions : radar, DME, transpondeur.

Un récepteur dont la largeur de bande est réduite reçoit moins de bruit.

À retenir

Classes : A = amplitude, F = fréquence, P = impulsions. AM sensible aux parasites, FM non.

Les classes d'émission

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Lecture d'une classe d'émission et exemples aéronautiques

L'UIT décrit une émission par trois symboles : le type de modulation de la porteuse, la nature du signal modulant, le type d'information.

N0N : porteuse pure. C'est elle que l'ADF utilise pour mesurer le relèvement d'un NDB.
A1A : la porteuse est hachée au rythme du morse. Après démodulation il ne reste aucun son : il faut le BFO pour entendre l'indicatif.
A2A : le morse est porté par une tonalité audible ; pas besoin de BFO.
A3E : téléphonie en modulation d'amplitude, celle des radios VHF COM.
J3E : téléphonie en bande latérale unique (HF).
A8W : émission du localizer (plusieurs voies 90/150 Hz plus l'indicatif).

À retenir

NDB longue portée typique : LF, N0N A1A (ex. 200 kHz). A3E = VHF COM.

Le dipôle et le rayonnement

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Dipôle demi-onde vertical et ses diagrammes de rayonnement

Une antenne transforme un courant alternatif en onde (et inversement : elle est réciproque). Pour rayonner efficacement, sa longueur doit être en rapport simple avec la longueur d'onde.

L'antenne de base est le dipôle demi-onde : L = λ/2. À 18 MHz (λ = 16,7 m) il mesure 8,33 m ; à 110 MHz (λ = 2,73 m) il mesure 1,36 m.

Un dipôle ou un fouet vertical est omnidirectionnel dans le plan horizontal, mais ne rayonne rien dans son propre axe. Le champ E rayonné est parallèle au conducteur.

À retenir

Dipôle demi-onde : L = λ/2 = 150 / F (MHz) en mètres.

Piège d'examen

Ne confondez pas λ et λ/2 : une question qui demande « la longueur du dipôle demi-onde » attend la moitié de la longueur d'onde.

Antennes directives et gain

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Réflexion en phase sur une parabole et formule de l'ouverture du faisceau

Une antenne directive concentre l'énergie dans un faisceau : à puissance égale, elle porte plus loin dans la direction choisie et capte mieux les signaux faibles. Ce gain sert à compenser l'atténuation du trajet.

Parabole : tous les trajets foyer → parabole → plan d'ouverture ont la même longueur, les ondes repartent en phase et s'additionnent. L'ouverture du faisceau vaut environ 70 λ / D : elle dépend de la fréquence et du diamètre. Pour un faisceau étroit, D doit être grand devant λ.
Antenne plane à fentes (radars modernes) : faisceau plus fin, moins de lobes secondaires, donc plus d'énergie dans le lobe principal.

Un radar primaire utilise une seule antenne directive pour l'émission et la réception.

À retenir

Ouverture (°) ≈ 70 × λ / D. À λ égale, antenne deux fois plus grande = faisceau deux fois plus étroit.

Autres antennes et implantation

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Emplacements typiques des antennes sur un avion de transport

Cadre (loop) : sensible à la composante magnétique, diagramme en huit ; c'est l'antenne de l'ADF.
Hélice : onde à polarisation circulaire, sur les satellites GPS. Les récepteurs GNSS utilisent une petite antenne plate (patch) sur le dessus du fuselage, près du centre de gravité.
Liaison antenne-équipement : câble coaxial jusqu'à 3 000 MHz, guide d'onde au-dessus (radars).

L'emplacement compte : masquage par l'aile en virage (petites antennes UHF), trajets multiples, influence du train sur les antennes du nez. L'antenne VHF COM de secours est sur le dessus pour rester utilisable après un atterrissage train rentré ou un amerrissage.

À retenir

Coaxial ≤ 3 GHz, guide d'onde au-dessus. Cadre = composante H, en huit. Hélice = polarisation circulaire (satellites GPS).

La suite du cours commence par le chapitre 2, « La propagation des ondes ». Elle se lit dans l'onglet Cours de l'application, avec un abonnement ATPL, et chaque chapitre se termine par les questions de la banque qui portent sur lui. Voir les tarifs

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Recto question, verso réponse commentée, à filtrer par matière pour mémoriser sans chronomètre.
Examen blanc chronométré
100 questions en 2 h 30, tirées dans toute la banque ATPL : un format d'entraînement, pas une reproduction du sujet officiel.
Instructeur IA, en option
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