Sommaire de la page 

CALCULATEUR pour les Matériaux de construction : MODE D'EMPLOI

Comment l’utiliser ?

1️⃣ Choisir le matériau dans la liste déroulante,
2️⃣ Renseigner l'épaisseur du matériau, la fréquence et l'angle d'incidence de l’onde,
3️⃣ Cliquer sur "Calculer" pour obtenir les résultats,
4️⃣ Saisir les paramètres des graphiques (dimensions, épaisseur maximale du matériau apparaissant sur les graphiques),
5️⃣ Cliquer sur "Graphique" pour afficher les courbes d’atténuation en fonction de l'épaisseur, pour 4 angles d'incidence. 

Comprendre l'atténuation des ondes

Le calculateur prend en compte les trois mécanismes physiques qui influencent l'atténuation d'une onde par un matériau :

1️⃣ Réflexion sur la première interface (effet miroir)

• Une partie de l’onde incidente est réfléchie avant même d’entrer dans le matériau.

• Plus le matériau est conducteur, plus cette réflexion est forte et plus l'Atténuation est importante.

2️⃣ Absorption dans le matériau (conduction et pertes diélectriques)

• Une fois dans le matériau, l'onde est progressivement absorbée :
  🔹 Par conduction électrique dans les matériaux conducteurs (Effet Joule),
  🔹 Par pertes diélectriques internes dans les matériaux isolants, qui transforment l’énergie électromagnétique en chaleur.

3️⃣ Réflexions multiples internes

• Les ondes qui se sont réfléchies plusieurs fois sur les 2 interfaces avant de passer de l'autre côté du matériau peuvent interférer avec l’onde transmise qui n'a subit aucune réflexion interne,

• Ces interférences peuvent amplifier ou atténuer l’onde transmise selon l'épaisseur du matériau et la longueur d'onde.

Influence de l’angle d’incidence et de la polarisation

• L’onde peut arriver avec un angle oblique. Le calculateur accepte les angles d'incidence compris entre 0° (incidence normale) et 90° (incidence rasante).  Sur les graphiques, les Atténuations en fonction de l'épaisseur du matériau sont repréentées pour les 4 angles d'incidence 0°, 30°, 60° et 85°.

• L’atténuation dépend alors de sa polarisation :
  🔹 TE (Transverse Électrique) : le champ électrique est perpendiculaire au plan d’incidence,
  🔹 TM (Transverse Magnétique) : le champ électrique est dans le plan d’incidence

• Si la polarisation est inconnue, le calculateur utilise la moyenne quadratique des atténuations TE et TM. C'est la valeur moyenne qu'il est recommandé d'utiliser. Si on veut avoir une approche convervative d'un blindage, on pourra aussi retenir l'Atténuation la plus faible parmi l'Atténuation TE et l'Atténuation TM. Pour rappel, en incidence normale (0°) l'Atténuation TE est égale à l'Atténuation TM. 

Infos complémentaires fournies par le calculateur

✅ Conductivité électrique du matériau,

✅ Épaisseur de peau du matériau,

✅ Facteur de perte du matériau,

✅ Coefficient de réflexion de l'onde sur la première interface,

✅ Atténuations TE et TM calculées par mécanismes. 

Rappels essentiels sur l’atténuation électromagnétique

1️⃣ Plus un matériau est conducteur, plus l’atténuation par réflexion est forte

• Ex : Métaux, béton armé, écrans de blindage électromagnétique.

2️⃣ Les matériaux diélectriques absorbent l’onde en fonction de leurs pertes diélectriques

• Faibles pertes (transparent aux ondes) : Verre, plastiques.

• Pertes moyennes : Béton sec, bois.

• Pertes élevées (forte absorption) : Eau, béton humide, caoutchouc.

Pourquoi observe-t-on des oscillations sur les graphiques ?

• À cause des réflexions multiples qui se mettent en place sur les 2 interfaces de la couche de matériau,  plusieurs ondes (et non pas une seule) sont finalement transmises de l'autre côté du matériau, après avoir cheminé dans celui-ci. Ces ondes interfèrent entre elles.

• Si l’épaisseur du matériau est proche d’un multiple impair d’une demi-longueur d’onde, les interférences sont constructives, les ondes transmises s'additionnent en phase. L'onde transmise est alors amplifiée et l'Atténuation totale diminue.

• Inversement, si l’épaisseur correspond à un multiple pair d’une demi-longueur d’onde, les interférences sont destructives. l'Atténuation totale est alors plus forte.

CALCULATEUR pour les Matériaux de construction : évaluation de l'ATTÉNUATION

Le calculateur utilise les formules et les données du document de référence ITU 2040-3 (voir ci-dessous)

CALCULATEUR pour les Métaux : évaluation de l'ATTÉNUATION

👉 L'atténuation est calculée pour une onde arrivant perpendiculairement à une plaque ou à une feuille métallique. Elle dépend de la conductivité du métal, de sa perméabilité magnétique, de l'épaisseur de la plaque et de la fréquence de l'onde.

👉 En plus de l'atténuation totale, le programme fournit aussi les valeurs des atténuations par mécanismes : Atténuation par réflexion sur la 1ère interface, Atténuation par effet Joule dans le métal, Atténuation ou Gain par réflexions multiples sur les 2 interfaces du métal. Le troisième terme est toujours très faible pour les plaques et les feuilles de métal. 

✅ Par défaut, l'épaisseur du métal dans le Calculateur est de 0.02 mm, soit 20 microns et la fréquence est de 1000 MHz (1 GHz). Vous pouvez bien sûr ajuster ces valeurs. Il est possible de limiter les atténuations à une valeur maximale, par exemple 300 dB, afin d'améliorer la lisibilité du Graphique.

CALCULATEUR pour les Grillages : évaluation de l'ATTÉNUATION

Le Calculateur qui évalue l'atténuation apporté par un grillage à maille carrée se trouve sur cette page du site.