Calcul du gain d'antenne et du faisceau d'antenne

Le gain d'antenne est un paramètre qui mesure le degré de directivité du diagramme de rayonnement de l'antenne. Une antenne à gain élevé rayonnera préférentiellement dans une direction particulière. Le gain d'une antenne est un phénomène passif - la puissance n'est pas ajoutée par l'antenne, mais simplement redistribuée pour fournir plus de puissance rayonnée dans une certaine direction que celle transmise par une antenne isotrope. 

Le gain est mesuré en dBi et dBd.

● dBi est le gain par rapport à l'antenne isotrope

● dBd est le gain par rapport à l'antenne dipolaire

En pratique, le dipôle demi-onde est pris comme référence à la place du radiateur isotrope. Le gain est alors donné en dBd (décibels sur dipôle):
Il existe une relation entre dBd et dBi donnée ci-dessous

● dBi = dBd + 2.15

Un concepteur d'antenne doit tenir compte de l'application de l'antenne lors de la détermination du gain.

● Les antennes à gain élevé ont l'avantage d'une portée plus longue et d'une meilleure qualité de signal, mais doivent être orientées avec soin dans une direction particulière

● Les antennes à faible gain ont une portée plus courte, mais l'orientation de l'antenne est relativement sans importance

Gain d'antenne et disposition des dipôles
Pour concentrer la puissance rayonnée dans la zone autour de l'horizon, des dipôles demi-onde sont disposés verticalement et combinés en phase avec chaque doublement du nombre de dipôles.
● La largeur du faisceau demi-puissance env. moitiés

● Le gain augmente de 3 dB dans la direction principale

La figure suivante montre la disposition verticale de la largeur du faisceau dipolaire et le gain respectif

En conséquence, également dans le plan horizontal, un faisceau peut être créé avec chaque réduction de moitié de la largeur du faisceau, le gain est augmenté de 3 dB (les modèles représentés sont théoriquement).

Le gain résultant d'une antenne est la somme des gains «vertical» et «horizontal».

Calcul du gain et de la largeur du faisceau pour une antenne

Une antenne est dans la figure ci-dessous dans laquelle les dipôles sont disposés en polarisation verticale. Voici l'étape pour calculer le gain de l'antenne. L'antenne représentée a 8 dipôles dans la direction verticale qui contribuent à 9 dB. 3 dB en raison du plan arrière de l'antenne et 3 dB supplémentaires à une colonne supplémentaire de 8 dipôles dans le plan horizontal.

● Gain de 9 dB dû à 8 pas de dipôles dans le sens vertical
● Gain de 3 dB grâce au fond de panier

● Gain de 3 dB dû à l'ajout d'une colonne supplémentaire de huit dipôles dans le plan horizontal

Gain total = 9 +3 +3 = 15 dB par rapport à l'antenne dipôle
Maintenant, si nous voulons le convertir en référence à l'antenne isotrope, nous devons ajouter 2.15 dB de gain de dipôle
Puis gain de l'antenne en dBi = 15 + 2.15 dB = 17.15 dB
De la même manière, nous pouvons connaître la largeur du faisceau de l'antenne.
Un dipôle a un faisceau de 78 degrés dans le plan vertical et en doublant le dipôle, la largeur du faisceau est de moitié. Pour 2 dipôles en vertical, faites la largeur du faisceau vertical à 32 degrés et 8 autres dipôles font une largeur de faisceau de 7 degrés. Une partie de la puissance du faisceau est gaspillée dans le lobe mineur lors de la conception de l'antenne.
Même chose avec la largeur de faisceau horizontal, les deux colonnes font une largeur de faisceau horizontale de 90 degrés. Ensuite, la spécification d'une telle antenne devient comme ci-dessous:
● Largeur horizontale du faisceau = 90 degrés
● Largeur verticale du faisceau = 7 degrés

● Gain d'antenne = 17.15 dBi

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