La propagation en HF

Dernière mise à jour : 26 juillet 2009

 Malgré les idées reçues, la propagation des ondes HF (Hautes Fréquences) n’est pas meilleure le jour ou le soir, en fait cela dépend principalement de la fréquence utilisée et du temps qu’il fait ! Généralement, les bandes HF inférieures (de 2.5 à 10 MHz) sont à leurs meilleures à partir du coucher du soleil, durant la nuit et jusqu’après le lever du soleil. Les bandes HF supérieures (de 14 à 28 MHz) ont tendance à ouvrir au lever du soleil, demeurent ouvertes durant le jour et se referment après le coucher du soleil. Bien sûr, ces ouvertures et fermetures sont aussi dépendantes du degré d’activité solaire, de la fréquence radio et de la saison. On pourrait facilement imaginer un monsieur météo vous annoncer chaque jour l’état de la propagation pour les jours ou la semaine à venir ! En effet, les ondes  se propagent dans l’espace et en HF (1 à 50MHz) principalement à l’aide des couches ionosphériques, mais l’état de ces couches est dépendante de facteurs naturels comme le rayonnement solaire et géomagnétique, l’humidité ou la sécheresse, et ces derniers changent selon les saisons, particulièrement en hiver ou en été, et sont donc indirectement liées à la durée du jour ou de la nuit, des caprices du soleil et de bien d’autres paramètres incontrôlables… mais bien souvent prévisibles et calculables avec des indices…

Quelques rappels

Les ondes sont comparables aux rayons de lumière. Si cette lumière est reflétée sur un miroir, alors ce reflet sera comparable à ce qu’on appelle la « propagation ». Pourquoi, parce que dans ce cas, la lumière a rebondi sur le miroir et s’est propagée en fonction de l’angle du miroir. C’est un peu la même chose pour les ondes radio. Les miroirs sont représentés par des couches constituant l’atmosphère, soit la troposphère (0 à 10 km. du sol), la stratosphère (entre 10 à 50 km. du sol) qui contient notre fragile couche d’ozone à environ 20 km. du sol, et ensuite celle qui intéresse plus particulièrement les radioamateurs, l’ionosphère  située entre 50 à 650 km. du sol. Ces zones ionosphériques sont fragmentées en 5 principales couches :

  1. la couche C (ionisation négligeable pour la radio)
  2. la couche D (entre 50 à 80 km. du sol)
  3. la couche E (entre 100 à 120 km. du sol)
  4. la couche F1 (entre 150 à 200 km. du sol)
  5. la couche F2 (entre 250 à 400 km. du sol)

Les couches ionosphériques sont par définition des couches ionisées, c’est-à-dire rendues conductrices par le rayonnement solaire. Le mot ionisation vient du fait que les rayonnements ultraviolets sur l’ionosphère sont tellement intenses, qu’ils arrivent à arracher les électrons des gaz qui se trouvent dans ces couches. En libérant des électrons, ces couches créent une circulation d’ions (d’électrons libres) qui rendent partiellement, selon la force du rayonnement, cette couche conductrice. Bien entendu, cela se produit le jour, et le soir les électrons retrouvent leur place progressivement dans les atomes dont il manque un électron, car les rayons du soleil sont cachés par l’ombre de la terre.

Mais ce n’est pas aussi simple que ça. Plus on monte dans l’atmosphère, plus la densité de l’air diminue, et ceci à une incidence directe sur l’ionisation des couches D, E ou F, et bien entendu sur les ondes qui traverseront ou seront réfractées sur ces couches. La réfraction est similaire à un bâton que l’on met dans l’eau. Le bâton, bien que le droit à l’origine, apparait courbé dans l’eau. Pourquoi, parce que l’indice de réfraction (que l’on nome “n”) est différent dans l’eau et dans l’air. Une onde peut donc être réfléchie par le sol comme un miroir ou par une couche ionosphérique selon un angle qui dépendra de l’indice de réfraction de cette couche et au moment où cela se produira. C’est cet angle de réfraction qui nous intéresse, car on s’en sert beaucoup en radio pour faire rebondir les ondes afin d’effectuer des liaisons sur de très longues distances. On retiendra donc que pour rebondir sur une couche ionosphérique, cette dernière doit être naturellement ionisée par un rayonnement solaire.

Durant la nuit, les couches D et E disparaissent, car elles ne sont plus ionisées, sauf la dernière couche F qui devient plus large (F1 et F2 se combinent dans ce cas), car elle subit encore les rayonnements solaires puisqu’elle est plus haute (L’altitude de la couche F varie considérablement en fonction du moment de la journée, de la saison et de l’état d’activité du soleil. L’été, la couche F1 peut être à 300 ;km, avec la couche F2 à 400 km ou plus. L’hiver, ces chiffres peuvent être de 150 km et 200 km respectivement. La nuit, la couche F est généralement autour de 250 à 300 km. Ces chiffres varient considérablement cependant et ne doivent être considérés que comme des approximations).

Propagation - ve2ymm.com

En utilisant des antennes horizontales et directionnelles, les ondes seront donc propagées directement sur les couches ionosphériques (puisque la terre est presque ronde). Selon la fréquence, elles rebondiront sur les couches ionosphériques (simple saut) et parfois sur le sol, puis encore les couches ionosphériques (multiples sauts) pour traverser le monde.

Les basses fréquences utiliseront les couches les plus basses (D et E) et les hautes fréquences (jusqu’à 50MHz), la couche F. C’est principalement les couches F1 et F2 qui seront intéressantes pour les DX.

Les fréquences de prédilections pour ces couches sont le 40 et le 20 mètres. 7 MHz permet une portée moyenne de 1000 à 2000 km le jour et du DX avec le monde entier le soir tandis que le 14MHz est la bande de DX par excellence et utilise de saut ionosphérique de 800km le jour et 1600 km. la nuit. Actuellement, le 14MHz est surtout actif le jour, car les sauts ionosphériques sont deux fois moindres l’hiver que l’été.

Un autre phénomène connu des radioamateurs est les taches solaires qui affectent l’ionisation des couches ionosphériques à cause des grandes quantités de rayonnements ultraviolets formés autour de ces tâches. Ces tâches varient grossièrement sur un cycle de 11 ans. Dans les meilleures années, les fréquences jusqu’à 50MHz peuvent être utilisées avec succès !

Photo : http://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression (cliquez sur le lien pour la dernière mise à jour)

Pour les spécialistes, des indices journaliers permettent de suivre l’évolution des taches solaires et prévoir quelques “spots” de propagation, mais ça, c’est une autre histoire !