Conditions de Propagation Radio : Guide Complet pour Radioamateur

📡 1. Introduction à la propagation radio

La propagation radio est le phénomène physique par lequel les ondes électromagnétiques se déplacent d'un émetteur à un récepteur. Pour les radioamateurs, comprendre les conditions de propagation est la clé pour établir des communications à longue distance, que ce soit en HF (ondes courtes), VHF ou UHF.

Contrairement aux communications par satellite ou internet, les liaisons HF dépendent entièrement des conditions atmosphériques et solaires. La couche ionosphérique de l'atmosphère terrestre agit comme un miroir naturel qui réfléchit les ondes radio vers la Terre, permettant des contacts sur des milliers de kilomètres sans infrastructure intermédiaire.

Les facteurs qui influencent la propagation

🌐 2. L'ionosphère : moteur de la propagation

L'ionosphère est la région de l'atmosphère terrestre comprise entre 60 et 1000 km d'altitude. Le rayonnement ultraviolet et les rayons X du Soleil ionisent les gaz atmosphériques, créant des couches de plasma capables de réfléchir (réfracter) les ondes radio HF.

Les couches ionosphériques

L'ionosphère est composée de quatre couches principales, chacune ayant un rôle spécifique dans la propagation radio :

Couche D (60–90 km)

La couche D est la couche la plus basse de l'ionosphère. Elle est principalement responsable de l'absorption des ondes radio HF, en particulier sur les fréquences basses (160m et 80m). Cette couche n'existe que pendant la journée et disparaît quelques minutes après le coucher du soleil.

Couche E (90–150 km)

La couche E permet la propagation sur des distances moyennes (500 à 2000 km) en réfléchissant les fréquences allant jusqu'à environ 5 MHz normalement. Elle est présente surtout le jour et s'affaiblit considérablement la nuit.

Le phénomène le plus intéressant lié à la couche E est le sporadic E (Es) : des nuages d'ionisation intense et localisée qui se forment de manière imprévisible, principalement en été (mai–août dans l'hémisphère nord). Le sporadic E peut réfléchir des fréquences allant jusqu'à 150 MHz et plus, permettant des contacts VHF exceptionnels sur 6m et parfois 2m.

Couche F1 (150–250 km)

La couche F1 n'existe que pendant la journée en été. Elle fusionne avec la couche F2 la nuit et en hiver. Son rôle dans la propagation HF est secondaire, mais elle contribue à l'absorption sur les fréquences les plus élevées pendant la journée.

Couche F2 (250–500 km)

La couche F2 est la couche la plus importante pour la propagation HF longue distance. C'est elle qui permet les contacts intercontinentaux sur les bandes de 40m à 10m. Ses caractéristiques clés :

• Densité d'ionisation la plus élevée de toutes les couches
• Présente 24h/24, bien que plus faible la nuit
• Son altitude varie avec l'heure du jour, la saison et l'activité solaire
• La fréquence critique (foF2) détermine la fréquence maximale utilisable verticalement
• La MUF (Maximum Usable Frequency) est environ 3 à 3.5× la foF2 pour un trajet oblique

Le mécanisme de réflexion

Contrairement à ce qu'on entend souvent, les ondes HF ne sont pas "réfléchies" comme sur un miroir. Elles sont réfractées progressivement par la couche ionisée. L'indice de réfraction diminue avec l'augmentation de la densité d'électrons, courbant le signal jusqu'à le renvoyer vers le sol. Si la fréquence est trop élevée par rapport à la densité d'ionisation (au-dessus de la MUF), le signal traverse l'ionosphère et se perd dans l'espace.

🔄 3. Les types de propagation

Les ondes radio peuvent se propager de plusieurs façons entre l'émetteur et le récepteur. Chaque type de propagation a ses caractéristiques et ses applications.

Onde de sol (Ground Wave)

L'onde de sol suit la courbure de la Terre en se propageant le long de la surface. Elle est prédominante sur les fréquences basses (LF et MF) et couvre typiquement 100 à 500 km sur les bandes 160m et 80m. L'atténuation augmente avec la fréquence, rendant l'onde de sol négligeable au-dessus de 10 MHz. Elle est fiable et peu affectée par les conditions ionosphériques.

Onde ionosphérique (Sky Wave)

C'est le mode de propagation principal pour le DX en HF. Le signal est émis vers le ciel avec un certain angle d'élévation, réfracté par l'ionosphère, puis renvoyé vers la Terre. On distingue :

Zone de silence (Skip Zone)

La zone de silence (ou skip zone) est la région entre la limite de portée de l'onde de sol et le point de retour de la première réflexion ionosphérique. Dans cette zone, le signal est inaudible. La taille de cette zone dépend de la fréquence (plus élevée = skip plus long), de l'angle de rayonnement de l'antenne et des conditions ionosphériques.

📐 Skip distance approximative
Skip distance ≈ 2 × h × tan(θ)
où h = altitude de la couche (250-350 km pour F2)
et θ = angle complémentaire de l'incidence

Exemple sur 20m (foF2 = 8 MHz) :
- Angle d'élévation 5° → skip ≈ 2800 km
- Angle d'élévation 20° → skip ≈ 1200 km
- Angle d'élévation 45° → skip ≈ 500 km

Grey Line (Terminateur jour/nuit)

La grey line est la zone de transition entre le jour et la nuit qui fait le tour de la Terre. Cette bande d'environ 200 km de large crée des conditions de propagation exceptionnelles car :

• La couche D (absorbante) disparaît côté nuit tandis que la couche F2 reste ionisée
• Un "conduit" se forme le long du terminateur, guidant les signaux sur de très longues distances
• Les bandes basses (80m, 40m) sont particulièrement favorisées
• Les ouvertures sont brèves (15-45 minutes) mais spectaculaires
• Se produit au lever et au coucher du soleil local

Sporadic E (Es)

Le sporadic E est un phénomène de propagation fascinant causé par des nuages denses d'ionisation dans la couche E (100-120 km). Ces nuages se forment principalement en été (pic en juin-juillet dans l'hémisphère nord) et permettent des contacts normalement impossibles :

Propagation troposphérique (Tropo)

La propagation troposphérique se produit dans la couche la plus basse de l'atmosphère (0-12 km) et affecte principalement les fréquences VHF et UHF. Elle est causée par des inversions de température qui créent des "conduits" atmosphériques. La tropo peut permettre des contacts VHF sur 500 à 2000+ km, surtout en été et automne lors d'anticyclones stables.

Autres modes de propagation

📊 4. Indices solaires et géomagnétiques

Pour évaluer les conditions de propagation, les radioamateurs surveillent plusieurs indices qui reflètent l'état du Soleil et de l'environnement magnétique terrestre. Comprendre ces indices permet d'anticiper la qualité de la propagation HF.

SFI — Solar Flux Index

Le Solar Flux Index (SFI) mesure l'intensité du rayonnement radio du Soleil à 2800 MHz (10.7 cm). C'est l'indicateur le plus utilisé pour évaluer le niveau global d'ionisation.

SSN — Sunspot Number

Le nombre de taches solaires (SSN) est l'indicateur historique le plus ancien pour mesurer l'activité solaire. Les taches solaires sont des régions magnétiquement actives sur la surface du Soleil, corrélées à l'émission UV qui ionise l'atmosphère.

Indice K (K-index)

L'indice K mesure la perturbation du champ géomagnétique terrestre sur une période de 3 heures. Il utilise une échelle quasi-logarithmique de 0 à 9. C'est l'indicateur clé pour les perturbations à court terme.

Indice A (A-index)

L'indice A est la moyenne journalière de l'activité géomagnétique, dérivé des 8 valeurs de K-index sur 24 heures. Il donne une vision plus globale que le K instantané.

Récapitulatif des indices — Conditions idéales pour le DX

📊 Formule rapide d'évaluation
Conditions = SFI élevé + K bas + A bas

✅ Excellent : SFI > 150, K ≤ 1, A < 7
✅ Bon : SFI > 100, K ≤ 2, A < 15
⚠️ Moyen : SFI 80-100, K = 3, A = 15-25
❌ Mauvais : SFI < 80, K ≥ 4, A > 30

☀️ 5. Le cycle solaire 25

L'activité solaire suit un cycle d'environ 11 ans, alternant entre des périodes de minimum (peu de taches solaires) et de maximum (beaucoup de taches). Nous sommes actuellement dans le cycle solaire 25, qui a commencé en décembre 2019.

Chronologie du cycle 25

Comparaison avec les cycles précédents

📻 6. Propagation bande par bande (HF)

Chaque bande HF a ses propres caractéristiques de propagation. Voici un guide détaillé pour chaque bande, de la plus basse à la plus haute.

Bande 160 mètres (1.8–2.0 MHz) — "Top Band"

Bande 80 mètres (3.5–3.8 MHz)

Bande 40 mètres (7.0–7.2 MHz)

Bande 30 mètres (10.1–10.15 MHz) — WARC

Bande 20 mètres (14.0–14.35 MHz)

Bande 17 mètres (18.068–18.168 MHz) — WARC

Bande 15 mètres (21.0–21.45 MHz)

Bande 12 mètres (24.89–24.99 MHz) — WARC

Bande 10 mètres (28.0–29.7 MHz)

Bande 6 mètres (50–54 MHz) — "The Magic Band"

📡 7. Propagation VHF/UHF

Au-delà de la HF, les bandes VHF (30-300 MHz) et UHF (300-3000 MHz) ont leurs propres modes de propagation. La propagation ionosphérique classique n'est normalement pas possible (sauf sporadic E et conditions exceptionnelles), mais d'autres phénomènes permettent des liaisons longue distance.

Propagation en ligne directe (Line of Sight)

Le mode de propagation normal en VHF/UHF est la ligne directe (LOS). La portée est limitée par l'horizon radio, qui dépend de la hauteur de l'antenne :

📐 Portée horizon radio (terrain dégagé)
Distance (km) ≈ 4.12 × √(h en mètres)

Exemples :
Antenne à 10m → portée ~13 km
Antenne à 25m → portée ~20 km
Antenne à 100m → portée ~41 km
Sommet à 1000m → portée ~130 km

Entre 2 stations : D ≈ 4.12 × (√h1 + √h2)

Ducting troposphérique

Les inversions de température créent des conduits dans la troposphère qui piègent les ondes VHF/UHF. Ce phénomène est favorisé par :

• Anticyclones stables (haute pression)
• Fin d'été et automne en Europe
• Conditions maritimes (ducting de surface au-dessus de la mer)
• Nuits calmes avec inversion de température au sol

Le ducting peut permettre des contacts sur 2m et 70cm sur 500 à 2000+ km, avec des signaux parfois étonnamment forts.

Meteor scatter

Le meteor scatter utilise la brève ionisation créée par les météores qui brûlent dans l'atmosphère (80-120 km). C'est un mode fiable sur 6m et 2m grâce aux modes numériques rapides :

Propagation aurorale

Lors d'orages géomagnétiques (K ≥ 5), les aurores boréales créent une zone ionisée au-dessus des régions polaires qui peut réfléchir les signaux VHF. Les signaux réfléchis par les aurores ont un son caractéristique "rauque" (distorsion Doppler). Ce mode fonctionne principalement sur 6m et 2m, avec des contacts possibles sur 800-2000 km vers le nord.

🛠️ 8. Outils de prévision en temps réel

De nombreux outils gratuits permettent aux radioamateurs de surveiller les conditions de propagation en temps réel et d'anticiper les ouvertures. Voici les plus importants.

PSK Reporter

VOACAP Online

Autres outils essentiels

Applications mobiles

📈 9. Comment lire une prévision de propagation

Savoir lire correctement un bulletin ou un widget de propagation est essentiel. Voici comment interpréter les informations.

Le widget solaire (HamQSL / N0NBH)

Le fameux bandeau solaire que l'on retrouve sur de nombreux sites radioamateur affiche :

Interpréter un ionogramme

Un ionogramme est le résultat d'un sondage vertical de l'ionosphère par une ionosonde. Les informations clés sont :

• foF2 : Fréquence critique de la couche F2 — la MUF verticale
• foE : Fréquence critique de la couche E (typiquement 2-4 MHz le jour)
• hmF2 : Altitude du pic de densité F2 (250-400 km)
• foEs : Fréquence critique du sporadic E (si présent) — peut atteindre 10+ MHz
• MUF(3000) : MUF estimée pour une distance de 3000 km ≈ foF2 × 3.0-3.5

Échelle d'alertes NOAA

🎯 10. Guide pratique pour le DX

Voici des conseils concrets pour exploiter au mieux les conditions de propagation et maximiser vos contacts DX.

Routine quotidienne du DXeur

1. Vérifier les indices — Consultez SFI, K-index, A-index dès le matin sur hamqsl.com ou SolarHam.
2. Vérifier PSK Reporter — Regardez les spots FT8 sur la/les bande(s) qui vous intéressent pour voir la propagation réelle.
3. Consulter le DX Cluster — Voyez quelles stations rares sont actives et quelles bandes sont ouvertes.
4. Planifier avec VOACAP — Pour un DX spécifique, utilisez VOACAP pour connaître la meilleure bande et l'heure optimale.
5. Écouter avant d'émettre — Balayez la bande pour évaluer le bruit et l'activité avant de lancer un CQ.
6. Exploiter les fenêtres — Les ouvertures peuvent être brèves. Soyez prêt à émettre rapidement quand la bande s'ouvre.

Quelle bande à quelle heure ?

Optimiser ses antennes pour le DX

Les modes numériques et la propagation faible

Les modes numériques modernes comme FT8 et FT4 (WSJT-X) ont révolutionné l'exploitation de la propagation faible. Avec une sensibilité de -24 dB sous le bruit (FT8), ces modes permettent de détecter des ouvertures invisibles en SSB ou CW.

🇨🇭 11. Propagation depuis la Suisse (HB9)

La Suisse occupe une position géographique privilégiée au centre de l'Europe pour la propagation radio. Voici les spécificités pour les stations HB9.

Avantages de la position HB9

• Centre de l'Europe : Accès facile à toute l'Europe sans zone de silence problématique
• Latitude moyenne (~47°N) : Bon compromis entre ionisation et trajets polaires
• Altitude : De nombreux QTH en altitude (Alpes) offrent un horizon radio exceptionnel
• Grey line : Le terminateur depuis HB9 couvre l'Afrique australe au crépuscule et les Amériques à l'aube
• Long path : Excellent pour VK (Australie) via le pôle sud sur 20m en fin de journée

Directions DX principales depuis HB9

Relais et activité radioamateur en Suisse

Activations SOTA depuis HB9

La Suisse est un paradis pour les activations SOTA (Summits On The Air). Avec plus de 1600 sommets référencés, la propagation depuis les sommets alpins est exceptionnelle grâce à l'altitude et l'horizon dégagé. Les bandes 40m et 20m sont les plus utilisées en SOTA pour combiner portée locale (40m NVIS) et DX (20m).

📖 12. Glossaire des termes

📋 13. Récapitulatif

Tableau récapitulatif — Conditions par bande

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