Le terme « rayonnement » décrit l'intensité des ondes électromagnétiques émises ou reçues par une antenne. Dans toute illustration d'antenne, le diagramme représentant ses caractéristiques de rayonnement est appelé son diagramme de rayonnement. L'observation de ce diagramme permet de comprendre intuitivement le fonctionnement et la directivité de l'antenne. La puissance rayonnée par l'antenne affecte à la fois le champ proche et le champ lointain.
Graphiquement, le rayonnement peut être exprimé en fonction de la position angulaire et de la distance radiale de l'antenne. Cette fonction mathématique décrit les caractéristiques de rayonnement de l'antenne, généralement représentées par le champ électrique E(θ,ϕ) et le champ magnétique H(θ,ϕ) en coordonnées sphériques.
Diagramme de rayonnement
L'énergie rayonnée par une antenne est caractérisée par son diagramme de rayonnement. Ce diagramme est une représentation graphique de la distribution spatiale de l'énergie rayonnée en fonction de la direction. Examinons maintenant les diagrammes de rayonnement typiques.
La figure ci-dessus illustre le diagramme de rayonnement d'une antenne dipôle. L'énergie rayonnée est représentée par le diagramme tracé selon des directions spécifiques, les flèches indiquant la direction du rayonnement. Les diagrammes de rayonnement peuvent être classés en deux catégories : les diagrammes de champ et les diagrammes de puissance.
•La configuration du champ est fonction des champs électriques et magnétiques et est généralement représentée sur une échelle logarithmique.
•Le diagramme de puissance est fonction du carré des amplitudes des champs électrique et magnétique et est généralement représenté sur une échelle logarithmique, c'est-à-dire en dB.
Diagramme de rayonnement 3D
Un diagramme de rayonnement 3D est un graphique tridimensionnel tracé en coordonnées sphériques (r, θ, ϕ), dont l'origine est située au centre du système de coordonnées. Il apparaît comme illustré dans la figure ci-dessous.
La figure montre un diagramme de rayonnement 3D d'une antenne omnidirectionnelle, illustrant clairement les trois axes de coordonnées (x, y, z).
Diagramme de rayonnement 2D
On obtient un diagramme de rayonnement bidimensionnel en divisant le diagramme tridimensionnel en plans horizontal et vertical. Les deux diagrammes résultants sont appelés respectivement diagramme du plan horizontal et diagramme du plan vertical.
Comme indiqué précédemment, la figure illustre le diagramme de rayonnement d'une antenne omnidirectionnelle dans les plans H et V. Le plan H représente le diagramme horizontal, tandis que le plan V représente le diagramme vertical.
Formation des lobes
Dans la représentation des diagrammes de rayonnement, on rencontre souvent différentes formes, qui indiquent les zones de rayonnement principales et secondaires. Ces zones permettent d'évaluer l'efficacité de rayonnement de l'antenne. Pour une meilleure compréhension, reportez-vous à la figure ci-dessous, qui illustre le diagramme de rayonnement d'une antenne dipôle.
Dans un diagramme de rayonnement, on distingue généralement un lobe principal, des lobes secondaires et un lobe arrière.
La partie principale du champ rayonné, qui couvre une vaste zone, est appelée lobe principal ou faisceau principal. C'est là que se concentre l'énergie rayonnée maximale, et sa direction indique la directivité de l'antenne.
Les autres parties du diagramme de rayonnement qui sont distribuées latéralement sont appelées lobes secondaires ou lobes mineurs. Ce sont des régions où la puissance est gaspillée.
De plus, il existe un lobe orienté exactement à l'opposé du lobe principal, appelé lobe postérieur, qui est également un type de lobe secondaire. Une quantité importante d'énergie est également gaspillée à ce niveau.
Exemple
Si une antenne utilisée dans un système radar génère des lobes secondaires, le suivi des cibles devient extrêmement difficile. En effet, ces lobes secondaires introduisent des cibles parasites. Distinguer les cibles réelles des cibles parasites est très complexe. Par conséquent, pour améliorer les performances et économiser l'énergie, ces lobes secondaires doivent être atténués ou éliminés.
Mesures correctives
L'énergie rayonnée ainsi gaspillée doit être exploitée. Si ces lobes secondaires peuvent être éliminés et cette énergie redirigée dans une seule direction — vers le lobe principal —, la directivité de l'antenne augmente, améliorant ainsi ses performances.
Types de diagrammes de rayonnement
Les types courants de schémas de rayonnement comprennent :
• Motif omnidirectionnel (également appelé motif non directionnel) : Ce motif apparaît généralement sous la forme d'un beignet dans une vue 3D, tandis que dans une vue 2D, il forme un motif en forme de huit.
• Motif en forme de crayon : Le faisceau présente une forme pointue et directionnelle, semblable à celle d'un crayon.
• Faisceau en éventail : Le faisceau prend une forme d'éventail.
•Faisceau profilé : Un faisceau non uniforme sans motif régulier est appelé faisceau profilé.
Le rayonnement isotrope sert de référence à tous ces types de rayonnement. Bien que physiquement irréalisable, il demeure une référence importante.
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Date de publication : 10 avril 2026
