L'efficacité d'une antenne est liée à la puissance fournie à l'antenne et à la puissance rayonnée par l'antenne. Une antenne très efficace rayonnera la majeure partie de l’énergie fournie à l’antenne. Une antenne inefficace absorbe la majeure partie de la puissance perdue dans l’antenne. Une antenne inefficace peut également réfléchir beaucoup d’énergie en raison d’une inadéquation d’impédance. Réduisez la puissance rayonnée d’une antenne inefficace par rapport à une antenne plus efficace.
[Remarque : l'impédance de l'antenne est discutée dans un chapitre ultérieur. L'inadéquation d'impédance est la puissance réfléchie par l'antenne car l'impédance est une valeur incorrecte. C’est ce qu’on appelle une inadéquation d’impédance. ]
Le type de perte au sein de l’antenne est la perte de conduction. Les pertes de conduction sont dues à la conductivité finie de l'antenne. Un autre mécanisme de perte est la perte diélectrique. Les pertes diélectriques dans l'antenne sont dues à la conduction dans le matériau diélectrique. Un matériau isolant peut être présent à l’intérieur ou autour de l’antenne.
Le rapport entre l’efficacité de l’antenne et la puissance rayonnée peut être écrit comme la puissance d’entrée de l’antenne. Il s'agit de l'équation [1]. Également connu sous le nom d’efficacité d’antenne à efficacité de rayonnement.
[Équation 1]
L'efficacité est un rapport. Ce rapport est toujours une quantité comprise entre 0 et 1. L'efficacité est souvent donnée en point de pourcentage. Par exemple, un rendement de 0,5 est identique jusqu'à 50 %. L’efficacité de l’antenne est également souvent indiquée en décibels (dB). Un rendement de 0,1 équivaut à 10 %. Cela équivaut également à -10 décibels (-10 décibels). Un rendement de 0,5 équivaut à 50 %. Cela équivaut également à -3 décibels (dB).
La première équation est parfois appelée efficacité de rayonnement de l’antenne. Cela le distingue d’un autre terme couramment utilisé appelé efficacité totale de l’antenne. Efficacité totale effective Efficacité du rayonnement de l'antenne multipliée par la perte de désadaptation d'impédance de l'antenne. Des pertes par inadaptation d'impédance se produisent lorsque l'antenne est physiquement connectée à la ligne de transmission ou au récepteur. Cela peut être résumé dans la formule [2].
[Équation 2]
formule [2]
La perte de désadaptation d'impédance est toujours un nombre compris entre 0 et 1. Par conséquent, l'efficacité globale de l'antenne est toujours inférieure à l'efficacité du rayonnement. Pour réitérer cela, s’il n’y a pas de pertes, l’efficacité du rayonnement est égale à l’efficacité totale de l’antenne en raison de la désadaptation d’impédance.
L'amélioration de l'efficacité est l'un des paramètres d'antenne les plus importants. Il peut être très proche de 100 % avec une antenne parabolique, une antenne cornet ou un dipôle demi-longueur d'onde sans aucun matériau avec perte autour. Les antennes de téléphone portable ou les antennes d'électronique grand public ont généralement une efficacité de 20 à 70 %. Cela équivaut à -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Souvent dû à la perte de l'électronique et des matériaux entourant l'antenne. Ceux-ci ont tendance à absorber une certaine puissance rayonnée. L'énergie est convertie en énergie thermique et il n'y a pas de rayonnement. Cela réduit l'efficacité de l'antenne. Les antennes d'autoradio peuvent fonctionner aux fréquences radio AM avec une efficacité d'antenne de 0,01. [C'est 1% ou -20 dB. ] Cette inefficacité est due au fait que l'antenne est inférieure à une demi-longueur d'onde à la fréquence de fonctionnement. Cela réduit considérablement l'efficacité de l'antenne. Les liaisons sans fil sont maintenues car les tours de diffusion AM utilisent une puissance de transmission très élevée.
Les pertes par asymétrie d'impédance sont abordées dans les sections Diagramme de Smith et Correspondance d'impédance. L'adaptation d'impédance peut grandement améliorer l'efficacité de l'antenne.
Gain d'antenne
Le gain d'antenne à long terme décrit la quantité de puissance transmise dans la direction de rayonnement maximale, par rapport à une source isotrope. Le gain de l'antenne est plus communément indiqué dans la fiche technique d'une antenne. Le gain de l'antenne est important car il prend en compte les pertes réelles qui se produisent.
Une antenne avec un gain de 3 dB signifie que la puissance reçue de l'antenne est de 3 dB bien supérieure à celle qu'elle recevrait d'une antenne isotrope sans perte avec la même puissance d'entrée. 3 dB équivaut à deux fois l’alimentation électrique.
Le gain de l'antenne est parfois discuté en fonction de la direction ou de l'angle. Cependant, lorsqu'un seul nombre spécifie le gain, ce nombre correspond au gain maximal pour toutes les directions. Le "G" du gain d'antenne peut être comparé à la directivité du "D" de type futuriste.
[Équation 3]
Le gain d'une antenne réelle, qui peut être aussi élevé qu'une très grande antenne parabolique, est de 50 dB. La directivité peut être aussi faible que 1,76 dB comme une vraie antenne (telle qu'une antenne dipôle courte). La directivité ne peut jamais être inférieure à 0 dB. Cependant, le gain maximal de l'antenne peut être arbitrairement faible. Cela est dû à des pertes ou à des inefficacités. Les antennes électriquement petites sont des antennes relativement petites qui fonctionnent à la longueur d'onde de la fréquence à laquelle l'antenne fonctionne. Les petites antennes peuvent être très inefficaces. Le gain de l'antenne est souvent inférieur à -10 dB, même lorsque l'inadéquation d'impédance n'est pas prise en compte.
Heure de publication : 16 novembre 2023
