Plan de masse

Un plan de masse est un nom commun qui peut désigner :

• Un dessin d'architecture destiné à montrer une vue d'ensemble d'un projet.
• En électronique, un plan de masse est une plaque de cuivre visant à assurer l'équipotentialité d'un nœud sur son ensemble, notamment afin d'améliorer la compatibilité électromagnétique d'un circuit électronique.
• Dans la théorie des antennes, un plan de masse est une surface conductrice grande par rapport à la longueur d'onde, qui est reliée au fil de masse de l'émetteur (ou directement à la terre) et sert à fermer les lignes de champ électromagnétique; elle sert de surface pour générer l'antenne image.

Théorie des antennes

En télécommunications, un plan de masse est une surface conductrice horizontale plate ou presque plate qui fait partie d'une antenne, pour réfléchir les ondes radio provenant des autres éléments de l'antenne. Le plan ne doit pas nécessairement être connecté à la terre pour être utilisé comme surface réfléchissante pour les ondes radio. La forme et la taille du plan de masse jouent un rôle majeur dans la détermination de ses caractéristiques de rayonnement, y compris le gain et l'adaptation.

Pour une antenne monopôle (a), la Terre agit comme un plan de masse pour réfléchir les ondes radio dirigées vers le bas, ce qui donne l'impression qu'elles proviennent d'une "antenne image " virtuelle  (b).

Pour fonctionner comme un plan de sol, la surface conductrice doit être au moins égale à un quart de la longueur d'onde. (1/4 λ) des ondes radio dans le rayon. Dans les antennes à basse fréquence, telles que les mâts rayonnants utilisés pour les antennes de radiodiffusion, la Terre elle-même (ou une étendue d'eau telle qu'un marais salant ou un océan) est utilisée comme plan de masse. Pour les antennes à plus haute fréquence, dans la gamme des VHF ou des UHF, le plan de masse peut être plus petit, et des disques métalliques, des écrans et des fils sont utilisés comme plans de masse. Dans les bandes VHF et UHF supérieures, le revêtement métallique le toit d'une voiture ou le carénage d'un avion peut servir de plan de masse pour les antennes fouets qui s'en détachent. Dans les antennes microruban et les antennes monopôles imprimées, une zone de feuille de cuivre sur le côté opposé d'une carte de circuit imprimé sert de plan de masse. Le plan de masse ne doit pas nécessairement être une surface continue. Dans le style antenne ground plane associée à une antenne fouet, le "plan" consiste en plusieurs fils de 1/4 λ de long rayonnant à partir de la base d'une antenne fouet quart d'onde.

Les ondes radio d'un élément d'antenne qui se réfléchissent sur un plan de masse semblent provenir d'une image miroir de l'antenne située de l'autre côté du plan de masse. Dans une antenne monopôle, le diagramme de rayonnement du monopôle plus l'« antenne image » virtuelle la font apparaître comme une antenne dipôle à deux éléments alimentée par le centre. Ainsi, un monopôle monté sur un plan de masse idéal présente un diagramme de rayonnement identique à celui d'une antenne dipôle. La ligne d'alimentation de l'émetteur ou du récepteur est connectée entre l'extrémité inférieure de l'élément monopôle et le plan de masse. Le plan de masse doit avoir une bonne conductivité ; toute résistance dans le plan de masse est en série avec l'antenne et sert à dissiper la puissance de l'émetteur.