La directivité est un paramètre fondamental de l'antenne. Il s'agit d'une mesure du diagramme de rayonnement d'une antenne directionnelle. Une antenne qui rayonne de manière égale dans toutes les directions aura une directivité égale à 1. (Cela équivaut à zéro décibel -0 dB).
La fonction des coordonnées sphériques peut être écrite sous la forme d’un diagramme de rayonnement normalisé :
[Équation 1]
Un diagramme de rayonnement normalisé a la même forme que le diagramme de rayonnement d’origine. Le diagramme de rayonnement normalisé est réduit en amplitude de telle sorte que la valeur maximale du diagramme de rayonnement soit égale à 1. (La plus grande est l'équation [1] de « F »). Mathématiquement, la formule de directionnalité (type « D ») s'écrit :
Cela peut ressembler à une équation directionnelle compliquée. Cependant, les diagrammes de rayonnement des molécules sont de la plus grande valeur. Le dénominateur représente la puissance moyenne rayonnée dans toutes les directions. L’équation est alors une mesure de la puissance maximale rayonnée divisée par la moyenne. Cela donne de la directivité à l'antenne.
Paradigme directionnel
À titre d'exemple, considérons les deux équations suivantes pour le diagramme de rayonnement de deux antennes.
Antenne 1
Antenne 2
Ces diagrammes de rayonnement sont tracés sur la figure 1. Veuillez noter que le mode de rayonnement est uniquement fonction de l'angle polaire thêta (θ). Le diagramme de rayonnement n'est pas fonction de l'azimut. (Le diagramme de rayonnement azimutal reste inchangé). Le diagramme de rayonnement de la première antenne est moins directionnel que celui de la deuxième antenne. Nous nous attendons donc à ce que la directivité soit plus faible pour la première antenne.
figure 1. Diagramme de rayonnement d'une antenne. A une directivité élevée ?
En utilisant la formule [1], nous pouvons calculer que l'antenne a une directivité plus élevée. Pour vérifier votre compréhension, pensez à la figure 1 et à ce qu'est la directionnalité. Déterminez ensuite quelle antenne a la directivité la plus élevée sans utiliser de calcul.
Résultats du calcul directionnel, utilisez la formule [1] :
Calcul de l'antenne directionnelle 1, 1,273 (1,05 dB).
Calcul de l'antenne directionnelle 2, 2,707 (4,32 dB).
Une directivité accrue signifie une antenne plus focalisée ou directionnelle. Cela signifie qu'une antenne à 2 réceptions a 2,707 fois la puissance directionnelle de son pic qu'une antenne omnidirectionnelle. L'antenne 1 obtiendra 1,273 fois la puissance d'une antenne omnidirectionnelle. Les antennes omnidirectionnelles sont utilisées comme référence commune même s'il n'existe aucune antenne isotrope.
Les antennes de téléphones portables doivent avoir une faible directivité car les signaux peuvent provenir de n'importe quelle direction. En revanche, les antennes paraboliques ont une directivité élevée. Une antenne parabolique reçoit des signaux provenant d'une direction fixe. À titre d'exemple, si vous obtenez une antenne parabolique, l'entreprise vous dira où la pointer et l'antenne recevra le signal souhaité.
Nous terminerons par une liste des types d'antennes et de leur directivité. Cela vous donnera une idée de la directionnalité courante.
Type d'antenne Directivité typique Directivité typique [décibel] (dB)
Antenne dipôle courte 1,5 1,76
Antenne dipôle demi-onde 1,64 2,15
Patch (antenne microruban) 3,2-6,3 5-8
Antenne cornet 10-100 10-20
Antenne parabolique 10-10 000 10-40
Comme le montrent les données ci-dessus, la directivité de l’antenne varie considérablement. Par conséquent, il est important de comprendre la directivité lors de la sélection de la meilleure antenne pour votre application spécifique. Si vous devez envoyer ou recevoir de l'énergie dans plusieurs directions dans une seule direction, vous devez concevoir une antenne à faible directivité. Des exemples d'applications pour les antennes à faible directivité comprennent les autoradios, les téléphones portables et l'accès Internet sans fil aux ordinateurs. À l’inverse, si vous effectuez de la télédétection ou un transfert de puissance ciblé, une antenne hautement directionnelle sera alors nécessaire. Les antennes hautement directionnelles maximiseront le transfert de puissance depuis la direction souhaitée et réduiront les signaux provenant de directions indésirables.
Supposons que nous voulions une antenne à faible directivité. Comment faisons-nous cela ?
La règle générale de la théorie des antennes est que vous avez besoin d’une antenne électriquement petite pour produire une faible directivité. Autrement dit, si vous utilisez une antenne d'une taille totale de 0,25 à 0,5 longueur d'onde, vous minimiserez la directivité. Les antennes dipôles demi-onde ou les antennes à fentes demi-onde ont généralement une directivité inférieure à 3 dB. C'est aussi bas que la directivité que vous pouvez obtenir dans la pratique.
En fin de compte, nous ne pouvons pas fabriquer des antennes inférieures à un quart de longueur d’onde sans réduire l’efficacité de l’antenne et la bande passante de l’antenne. L'efficacité de l'antenne et la bande passante de l'antenne seront abordées dans les prochains chapitres.
Pour une antenne à haute directivité, nous aurons besoin d’antennes de plusieurs longueurs d’onde. Les antennes paraboliques et les antennes cornet ont une directivité élevée. Cela est dû en partie au fait qu’ils sont longs sur plusieurs longueurs d’onde.
pourquoi donc? En fin de compte, la raison est liée aux propriétés de la transformée de Fourier. Lorsque vous prenez la transformée de Fourier d’une impulsion courte, vous obtenez un large spectre. Cette analogie n’est pas présente dans la détermination du diagramme de rayonnement d’une antenne. Le diagramme de rayonnement peut être considéré comme la transformée de Fourier de la distribution du courant ou de la tension le long de l'antenne. Par conséquent, les petites antennes ont des diagrammes de rayonnement larges (et une faible directivité). Antennes avec une grande distribution uniforme de tension ou de courant. Modèles très directionnels (et haute directivité).
E-mail:info@rf-miso.com
Téléphone :0086-028-82695327
Site Internet : www.rf-miso.com
Heure de publication : 07 novembre 2023
