Ce chapitre traite des paramètres des faisceaux de rayonnement d'une antenne, ce qui nous aide à comprendre les spécifications du faisceau.
Surface du faisceau
Selon la définition standard : « Si l'intensité de rayonnement P(θ,ϕ) reste à sa valeur maximale sur un angle solide ΩA et est nulle ailleurs, alors la surface du faisceau est l'angle solide à travers lequel passe toute la puissance rayonnée par l'antenne. »
Le faisceau émis par une antenne est dirigé dans un certain angle solide où l'intensité du rayonnement est maximale. Cet angle solide est appelé surface du faisceau et est noté ΩA.
Dans cet angle solide ΩA, l'intensité du rayonnement P(θ,ϕ) est constante et maximale, et nulle ailleurs. Par conséquent, la puissance totale rayonnée est donnée par :
Puissance rayonnée = P(θ,ϕ)⋅ΩA (watts)
L'angle du faisceau fait généralement référence à l'angle solide entre les points de demi-puissance du lobe principal.
Expression mathématique
L'expression mathématique de la surface du faisceau est :
où l'angle solide différentiel est :
dΩ=sinθdθdϕ
Ici, Pn(θ,ϕ) est l'intensité de rayonnement normalisée.
• ΩA représente l'angle du faisceau solide (surface du faisceau).
• θ est une fonction de la position angulaire.
• ϕ est une fonction de la distance radiale.
Unité
L'unité de surface de poutre est lestéradian (sr).
Efficacité du faisceau
Selon la définition standard : « L’efficacité du faisceau est le rapport entre la surface du faisceau principal et la surface totale du faisceau rayonné. »
L'énergie rayonnée par une antenne dépend de sa directivité. La direction dans laquelle l'antenne rayonne le plus de puissance offre le meilleur rendement, tandis qu'une partie de l'énergie est perdue dans les lobes secondaires. Le rapport entre l'énergie maximale rayonnée dans le faisceau principal et l'énergie totale rayonnée, avec des pertes minimales, est appelé rendement du faisceau.
Expression mathématique
L'expression mathématique de l'efficacité du faisceau est :
où
•ηB est l'efficacité du faisceau (sans dimension),
• ΩMB est l'angle solide (aire de la poutre) de la poutre principale,
• ΩA est l'angle solide du faisceau total rayonné.
Polarisation de l'antenne
Les antennes peuvent être conçues avec différentes polarisations selon les exigences de l'application, comme la polarisation linéaire ou circulaire. Le type de polarisation détermine les caractéristiques du faisceau et l'état de polarisation de l'antenne en réception ou en émission.
Polarisation linéaire
Lorsqu'une onde électromagnétique est émise ou reçue, sa direction de propagation peut varier. Une antenne à polarisation linéaire confine le vecteur champ électrique à un plan fixe, concentrant ainsi l'énergie dans une direction précise et atténuant les autres directions. La polarisation linéaire contribue donc à améliorer la directivité de l'antenne.
Polarisation circulaire
Dans une onde à polarisation circulaire, le vecteur champ électrique tourne au fil du temps, ses composantes orthogonales ayant la même amplitude et un déphasage de 90°, ce qui lui confère une direction non fixe. La polarisation circulaire atténue efficacement les effets de trajets multiples et est donc largement utilisée dans les communications par satellite, comme le GPS.
Polarisation horizontale
Les ondes à polarisation horizontale sont plus sensibles à la réflexion par la surface terrestre, ce qui entraîne une atténuation du signal, notamment aux fréquences inférieures à 1 GHz. La polarisation horizontale est couramment utilisée pour la transmission des signaux de télévision afin d'obtenir un meilleur rapport signal/bruit.
Polarisation verticale
Les ondes de basse fréquence à polarisation verticale sont avantageuses pour la propagation des ondes de sol. Comparées à la polarisation horizontale, elles sont moins affectées par les réflexions de surface et sont donc largement utilisées dans les communications mobiles.
Chaque type de polarisation présente ses propres avantages et limitations. Les concepteurs de systèmes RF peuvent choisir librement la polarisation appropriée en fonction des exigences spécifiques du système.
Pour en savoir plus sur les antennes, veuillez consulter :
Date de publication : 24 avril 2026
