L'efficacité d'unantenneDésigne la capacité de l'antenne à convertir l'énergie électrique d'entrée en énergie rayonnée. Dans les communications sans fil, l'efficacité de l'antenne a un impact important sur la qualité de transmission du signal et la consommation d'énergie.
L'efficacité de l'antenne peut être exprimée par la formule suivante :
Efficacité = (Puissance rayonnée / Puissance d'entrée) * 100 %
Parmi eux, la puissance rayonnée est l'énergie électromagnétique rayonnée par l'antenne et la puissance d'entrée est l'énergie électrique apportée à l'antenne.
L'efficacité d'une antenne est affectée par de nombreux facteurs, notamment la conception de l'antenne, le matériau, la taille, la fréquence de fonctionnement, etc. D'une manière générale, plus l'efficacité de l'antenne est élevée, plus elle peut convertir efficacement l'énergie électrique d'entrée en énergie rayonnée, améliorant ainsi la qualité de la transmission du signal et réduisant la consommation d'énergie.
Par conséquent, l’efficacité est une considération importante lors de la conception et de la sélection des antennes, en particulier dans les applications qui nécessitent une transmission longue distance ou qui ont 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.
L'efficacité totale de l'antenne e0 permet de calculer les pertes d'antenne à l'entrée et dans la structure de l'antenne. Comme le montre 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 conductrices et 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 l'efficacité du conducteur et l'efficacité diélectrique, mais elles peuvent être déterminées expérimentalement. Cependant, les expériences ne permettent pas de distinguer les deux 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
Le gain est une autre mesure utile pour décrire les performances d'une antenne. Bien que le gain d'une antenne soit étroitement lié à la directivité, il s'agit d'un paramètre qui prend en compte à la fois l'efficacité et la directivité de l'antenne. La directivité est un paramètre qui décrit uniquement les caractéristiques directionnelles d'une antenne ; elle est donc déterminée uniquement par le diagramme de rayonnement.
Le gain d'une antenne dans une direction donnée est défini comme « 4π fois le rapport entre l'intensité du rayonnement dans cette direction et la puissance d'entrée totale ». Lorsqu'aucune direction n'est spécifiée, le gain dans la direction du rayonnement maximal est généralement retenu. Par conséquent, on obtient 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 une direction de référence ». La puissance d'entrée de cette antenne doit être égale. L'antenne de référence peut être une antenne vibratoire, un cornet ou une autre antenne. Dans la plupart des cas, 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 la désadaptation d'impédance (perte par réflexion) ni à la désadaptation de polarisation (perte). » Il existe deux concepts de gain : le gain (G) et le gain réalisable (Gre), qui prennent en compte les pertes par réflexion/désadaptation.
La relation entre le gain et la directivité est :
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 visiter :
Date de publication : 14 juin 2024
