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Caractéristiques de l’antenne

Largeur du faisceau
Rapport des
lobes secondaires
Rapport
avant/arrière
des lobes

Figure 1 : Diagramme d’émission d’une antenne en coordonnées polaires

Largeur du faisceau
Rapport des lobes
secondaires
Rapport
avant/arrière
des lobes

Figure 1 : Diagramme d’émission d’une antenne en coordonnées polaires

Caractéristiques de l’antenne

Gain d’antenne

Le gain est le rapport entre l’énergie irradiée dans une direction particulière et l’énergie totale émise par l’antenne dans toutes les directions. Il s’agit donc du taux de concentration de l’énergie dans une direction donnée par rapport celui d’une antenne isotrope. Plus l’antenne est directionnelle, plus le gain est grand. Le gain s’applique également à la réception et a la même valeur.

Diagramme d’émission

La plupart des systèmes radiants ont des directions privilégiées d’émission, ils sont anisotropes. Il est habituel de mesurer l’émission autour d’une antenne c’est ce qui s’appelle le diagramme d’émission. La position des maxima et des minima dépend du type d’antenne et de ses caractéristiques particulières.

Il s’agit donc d’un diagramme énergie versus l’angle d’azimut ou d’élévation qui peut être affiché sur différents type de graphiques. La façon la plus courante est d’utiliser un graphique en coordonnées polaires comme sur la figure 1. L’antenne est le point central et l’intensité autour de ce point, selon l’angle de visée, est indiquée par les cercles concentriques. L’intensité est normalisée, c’est-à-dire que l’énergie pointée dans une direction donnée est le rapport de l’énergie dans cette direction à celle dans la direction d’émission maximale, appelée axe du lobe principal. Dans la figure 1, ce lobe est dans l’angle zéro degré, habituellement utilisé pour indiquer le Nord.

Largeur du faisceau
Rapport des
lobes secondaires
Rapport
avant/arrière
des lobes

Figure 2 : Le même diagramme mais en coordonnées cartésiennes

Largeur du faisceau
Rapport
des lobes
secondaires
Rapport
avant/arrière
des lobes

Figure 2 : Le même diagramme mais en coordonnées cartésiennes

Dans la figure 2, le diagramme de la même antenne est tracé en coordonnées cartésiennes. Cette fois, l’intensité est indiqué par la valeur en Y alors que l’angle est selon l’axe des X. Par convention, l’angle zéro qui est au centre et est utilisé pour le lobe principal. L’axe des intensités peut être linéaire ou logarithmique.

Il est important d’utiliser les termes exacts, voici donc quelques définitions :

Lobe principal et lobes secondaires

Le diagramme montré sur les deux figures comporte plusieurs pics appelés lobes. L’énergie émise dans un de ces lobes est très supérieure à celle dans les autres directions. Il s’agit du lobe principal. Les autres sont appelés les lobes secondaires ou lobes mineurs. Certaines antennes ont plusieurs lobes principaux, par exemple les antennes pour la télévision qui sont conçues pour émettre vers les zones plus populeuses d’une région. D’autres antennes n’ont qu’un seul lobe principal, c’est le cas des antennes radar qui sont hautement directionnelles.

Les lobes secondaires sont des pics d’émission dans des directions différentes de l’axe du faisceau principal. Habituellement, ceux-ci sont indésirables puissent qu’ils utilisent une partie de l’énergie émise en pure perte. Il est impossible de les éliminer complètement mais ils peuvent être minimisés. L’intensité de ces lobes secondaires est une des caractéristiques importantes d’une antenne et elle est exprimée en décibels. Le lobe arrière est particulièrement important car il indique l’énergie transmise ou reçue de la direction opposée à l’axe du faisceau principal.

Largeur du faisceau

La largeur du faisceau est défini comme la région angulaire de chaque côté de l’axe du lobe principal où l’énergie radiée est supérieure à la moitié de l’intensité dans l’axe maximal, ou –3 dB en terme relatif. Cet angle est aussi appelé l’angle d’ouverture. Dans les deux graphiques, il est se situe entre les lignes rouges. Comme on peut le voir, l’énergie émise n’est pas nulle quand on continue de chaque côté du lobe principal mais elle décroit rapidement.

La largeur du faisceau est mesuré tant selon l’azimut (ΘAZ ou φAZ) que l’élévation (ΘÉl).

La largeur du faisceau peut ainsi être différente dans ces deux directions orthogonales.

Rapport avant/arrière

Le rapport avant/arrière des lobes d’une antenne est le rapport entre l’énergie émise dans le lobe principal et la direction diamétralement opposée. Une grande valeur de ce rapport est désirable puisqu’elle indique qu’un minimum d’énergie est irradié vers l’arrière de l’antenne.

Ouverture de l’antenne

Figure 3 : L’ouverture de l’antenne est la section utile de l’antenne par rapport à la sphère isotrope de réception

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Figure 3 : L’ouverture de l’antenne est la section utile de l’antenne par rapport à la sphère isotrope de réception

La section efficace d’ouverture une antenne Ae est la surface en coupe que représente l’antenne en émission ou en réception. Il s’agit d’un paramètre crucial de la performance de l’antenne. Le gain (G) est relié à l’ouverture par:

G = 4π · Ae ; Ae = Ka·A Où: λ = longueur d’onde
Ae = section efficace d’ouverture de l’antenne
A = surface de l’antenne
Ka = rapport d’efficacité d’ouverture
(1)

λ2

Le rapport d’efficacité dépend de la distribution d’énergie dans l’ouverture. Si la distribution est linéaire Ka= 1 mais cela signifie un nombre important de lobes secondaires. En pratique, on veut limiter l’énergie émise dans ces lobes pour obtenir une plus grande directivité et donc Ka< 1 ce qui donne Ae< A.