Directivité et gain d’une antenne

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C’est la capacité d’une antenne à concentrer le signal qu’elle reçoit pour en augmenter la puissance.

On peut mieux comprendre ce que représente le gain du signal en observant comment fonctionne une loupe :

  • Le Soleil diffuse un rayonnement dans toutes les directions (Pour simplifier, le Soleil est suffisamment éloigné de la Terre pour considérer que ses rayons arrivent parallèlement sur Terre)
  • Sur votre main, vous pouvez ressentir la chaleur du Soleil car cela correspond à l’énergie diffusée par l’ensemble des rayons qui arrivent à cet endroit. Cette chaleur n’est toutefois pas insoutenable et ne permettra jamais d’enflammer une feuille de papier
  • Une loupe permet de concentrer l’ensemble de ces rayons en un point précis : les puissances de tous les rayons s’additionnent et le papier peut s’enflammer

 

 

Concentration des rayons par une loupe


Concentration des rayons par une loupe


Si le gain est une notion qui touche tous les types d’antennes, il est plus simple à mettre en évidence pour une antenne parabolique.

La concentration des ondes réalisée par la forme de la parabole amène tous les rayons ayant la même incidence à se regrouper dans une même zone de concentration : le foyer. Tout comme pour la loupe, la concentration d’onde augmente à l’endroit où la focalisation est réalisée : le signal est plus puissant à cet endroit, le gain est plus grand.

 

Le gain d’une antenne

 

Le gain d’une antenne


La directivité est un paramètre difficilement dissociable du gain. Elle représente la capacité de l’antenne à envoyer ou recevoir les ondes dans une zone précise et non dans toutes les directions.

Augmenter le gain d’une antenne c’est concentrer son flux sur une zone précise, et par conséquent, en augmenter la directivité. Autre conséquence, la zone couverte sera plus réduite.

L’antenne idéale, celle qui permettrait de ne transférer des informations que de la source vers la destination, n’existe pas :

  • Quand le satellite est la source, il doit couvrir une zone avec plusieurs centaines de milliers d’antennes réceptrices
  • Quand l’antenne au sol est la source, elle ne peut pas cibler précisément le satellite qui se déplace dans sa zone géostationnaire : elle doit émettre un signal assez large pour l’atteindre

Si une antenne a une directivité importante :

  • En réception : elle captera peu d’ondes parasites en dehors de sa direction principale
  • En émission : elle ciblera une zone plus précise, sans parasiter de zones inutiles. La puissance du signal émis sera plus efficace car mieux utilisée dans les parties ciblées

 

La directivité d’une antenne


La directivité d’une antenne


La direction principale visée pour la directivité de l’antenne est appelée lobe principal. Mais la qualité de la conception et de la construction n’empêchera pas la présence d’autres lobes, dits secondaires, et qui ne sont pas orientés dans la direction souhaitée.

Le diagramme de rayonnement décrit pour une antenne donnée sa directivité avec son lobe principal et ses lobes secondaires.


 

Lecture rapide d’un diagramme de rayonnement

 

Lecture rapide d’un diagramme de rayonnement


Il est possible de faire une analogie entre les rayons lumineux de différentes sources de lumière pour mieux comprendre ce que représentent les diagrammes de rayonnement.


 

Diagrammes de rayonnement de quelques sources lumineuses

 

Diagrammes de rayonnement de quelques sources lumineuses

Le rayonnement se fait en trois dimensions. Ce n’est donc pas un diagramme mais deux qui permettent de le représenter sur une feuille de papier :

  • Diagramme vertical : représentation par rapport à la verticale au sol
  • Diagramme horizontal : représentation par rapport au sol

 

Diagramme de rayonnement horizontal et vertical

 

Diagramme de rayonnement horizontal et vertical


Ce diagramme théorique est différent d’une antenne à l’autre et variera aussi avec l’installation de l’antenne (hauteur, présence d’obstacle direct ou non entre l’antenne et la source, etc.)

 

 

Diagrammes de rayonnement de quelques antennes


Diagrammes de rayonnement de quelques antennes


 

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