L'efficacité d'unantenneLe rendement d'une antenne désigne sa capacité à convertir l'énergie électrique incidente en énergie rayonnée. En communications sans fil, ce rendement influe considérablement sur la qualité de la transmission du signal et la consommation d'énergie.
L'efficacité de l'antenne peut être exprimée par la formule suivante :
Rendement = (Puissance rayonnée / Puissance absorbée) * 100 %
Parmi elles, la puissance rayonnée est l'énergie électromagnétique émise par l'antenne, et la puissance d'entrée est l'énergie électrique fournie à l'antenne.
L'efficacité d'une antenne est influencée par de nombreux facteurs, notamment sa conception, ses matériaux, sa taille, sa fréquence de fonctionnement, etc. De manière générale, plus l'efficacité de l'antenne est élevée, plus elle convertit efficacement l'énergie électrique entrante en énergie rayonnée, améliorant ainsi la qualité de la transmission du signal et réduisant la consommation d'énergie.
Par conséquent, l'efficacité est un facteur important à prendre en compte lors de la conception et du choix des antennes, notamment dans les applications nécessitant une transmission longue distance ou présentant des exigences strictes en matière de consommation d'énergie.
1. Efficacité de l'antenne
Figure 1
Le concept d'efficacité d'antenne peut être défini à l'aide de la figure 1.
Le rendement total de l'antenne e0 est utilisé pour calculer les pertes d'antenne à l'entrée et au sein de la structure de l'antenne. Comme illustré sur la figure 1(b), ces pertes peuvent être dues à :
1. Réflexions dues à une inadéquation entre la ligne de transmission et l'antenne ;
2. Pertes dans les conducteurs et les diélectriques.
L'efficacité totale de l'antenne peut être obtenue à partir de la formule suivante :
Autrement dit, l'efficacité totale = produit de l'efficacité de désadaptation, de l'efficacité du conducteur et de l'efficacité diélectrique.
Il est généralement très difficile de calculer le rendement du conducteur et le rendement du diélectrique, mais ils peuvent être déterminés expérimentalement. Cependant, les expériences ne permettent pas de distinguer les deux types de pertes ; la formule ci-dessus peut donc être réécrite comme suit :
ecd est l'efficacité de rayonnement de l'antenne et Γ est le coefficient de réflexion.
2. Gain et gain réalisé
Un autre paramètre utile pour décrire les performances d'une antenne est le gain. Bien que le gain soit étroitement lié à la directivité, il prend en compte à la fois l'efficacité et la directivité de l'antenne. La directivité, quant à elle, décrit uniquement les caractéristiques directionnelles de l'antenne et dépend donc exclusivement de son diagramme de rayonnement.
Le gain d'une antenne dans une direction donnée est défini comme « 4π fois le rapport de l'intensité de rayonnement dans cette direction à la puissance d'entrée totale ». Lorsqu'aucune direction n'est spécifiée, on prend généralement le gain dans la direction de rayonnement maximal. Par conséquent, on a généralement :
En général, il s'agit du gain relatif, défini comme « le rapport entre le gain de puissance dans une direction donnée et la puissance d'une antenne de référence dans cette même direction ». La puissance d'entrée de cette antenne doit être identique. L'antenne de référence peut être un vibrateur, un cornet ou une autre antenne. Le plus souvent, une source ponctuelle non directionnelle est utilisée comme antenne de référence. Par conséquent :
La relation entre la puissance totale rayonnée et la puissance totale d'entrée est la suivante :
Selon la norme IEEE, « le gain n'inclut pas les pertes dues à l'inadéquation d'impédance (perte par réflexion) et à l'inadéquation de polarisation (perte) ». Il existe deux concepts de gain : le gain (G) et le gain atteignable (Gre), qui prend en compte les pertes par réflexion/inadéquation.
La relation entre le gain et la directivité est la suivante :
Si l'antenne est parfaitement adaptée à la ligne de transmission, c'est-à-dire que l'impédance d'entrée de l'antenne Zin est égale à l'impédance caractéristique Zc de la ligne (|Γ| = 0), alors le gain et le gain réalisable sont égaux (Gre = G).
Pour en savoir plus sur les antennes, veuillez consulter :
Date de publication : 14 juin 2024
