Comment caculate l'efficacité et l'antenne antenne Gain

Ici, nous allons présenter deux paramètres de l'antenne fondamentaux: l'efficacité de l'antenne et le gain d'antenne.
 

Antenne efficacité

L'efficacité d'une antenne relie la puissance délivrée à l'antenne et la puissance rayonnée ou dissipée dans l'antenne. Une antenne à haut rendement a la majeure partie de la puissance présente à l'entrée de l'antenne rayonnée. Une antenne à faible rendement a la plupart de la puissance absorbée sous forme de pertes à l'intérieur de l'antenne, ou réfléchie en raison d'une discordance d'impédance.
 

[Note latérale: l'impédance d'antenne est traitée dans une section ultérieure. La discordance d'impédance est simplement la puissance réfléchie par une antenne car son impédance n'est pas la valeur correcte; par conséquent, "impédancemismatch". ]
 

Les pertes associées au sein d'une antenne sont typiquement les pertes de conduction (dues à la conductivité finie de l'antenne) et les pertes diélectriques (dues à la conduction au sein d'un diélectrique qui peut être présente au sein d'une antenne).

 

L'efficacité de l'antenne (ou efficacité de rayonnement) peut être écrite comme le rapport de la puissance rayonnée à la puissance d'entrée de l'antenne:

L'efficience est finalement un rapport, donnant un nombre compris entre 0 et 1. L'efficience est très souvent citée en pourcentage; par exemple, une efficacité de 0.5 équivaut à 50%. L'efficacité de l'antenne est également fréquemment exprimée en décibels (dB); une efficacité de 0.1 est de 10% ou (-10 dB), et une efficacité de 0.5 ou 50% est de -3 dB.

 

L'équation [1] est parfois appelée efficacité de rayonnement de l'antenne. Cela le distingue d'un autre terme parfois utilisé, appelé «efficacité totale» d'une antenne. L'efficacité totale d'une antenne est l'efficacité de rayonnement multipliée par la perte de désadaptation d'impédance de l'antenne, lorsqu'elle est connectée à une ligne de transmission ou à un récepteur (radio ou émetteur). Cela peut être résumé dans l'équation [2], où efficacité de l'antenne est le rendement total de l'antenne, mismatchloss impédance, est la perte due à la différence d'impédance de l'antenne,  et l'efficacité totale isthe l'efficacité de rayonnement de l'antenne.

 

 

Depuis que  est toujours un nombre compris entre 0 et 1, l'efficacité totale de l'antenne est toujours inférieure à l'efficacité de rayonnement de l'antenne. Autrement dit, l'efficacité du rayonnement est la même que l'efficacité totale de l'antenne s'il n'y a pas de perte due à une discordance d'impédance.

 

L'efficacité est l'un des paramètres d'antenne les plus importants. Il peut être très proche de 100% (ou 0 dB) pour les antennes paraboliques, cornes ou dipôles demi-longueur d'onde sans matériaux avec perte autour d'eux.Les antennes de téléphone portable ou les antennes wifi dans les produits électroniques grand public ont généralement des rendements de 20% à 70 % (-7 à -1.5 dB). Les pertes sont souvent affectées à l'électronique et aux matériaux qui entourent les antennes; ceux-ci ont tendance à absorber une partie de la puissance rayonnée (conversion de l'énergie en chaleur), ce qui diminue l'efficacité de l'antenne. Les antennes d'autoradio peuvent avoir une efficacité d'antenne totale de -20 dB (efficacité de 1%) aux fréquences radio AM; ceci est dû au fait que les antennes sont beaucoup plus petites qu'une demi-longueur d'onde à la fréquence opérationnelle, ce qui réduit considérablement l'efficacité de l'antenne. La liaison radio est maintenue car la tour de diffusion AM utilise une puissance d'émission très élevée.

 

L'amélioration de la perte de non-correspondance d'impédance est discutée dans la section des diagrammes de Smith et de la correspondance d'impédance. La correspondance d'impédance peut grandement améliorer l'efficacité d'une antenne.

 

Gain d'antenne

Le terme gain d'antenne décrit la quantité de puissance transmise dans la direction du rayonnement de crête vers celle d'une source isotropique. Le gain d'antenne est plus communément cité dans la fiche technique d'une antenne réelle car il prend en compte les pertes réelles qui se produisent.

 

Une antenne avec un gain de 3 dB signifie que la puissance reçue loin de l'antenne sera 3 dB plus élevée (deux fois plus) que ce qui serait reçu d'une antenne isotrope sans perte avec la même puissance d'entrée.

 

Le gain d'antenne est parfois considéré comme une fonction de l'angle, mais lorsqu'un seul nombre est indiqué, le gain est le «gain de crête» dans toutes les directions. Le gain d'antenne (G) peut être lié à la directivité (D) par:

 

 

Le gain d'une vraie antenne peut être aussi élevé que 40-50 dB pour de très grandes antennes paraboliques (bien que cela soit rare). La directivité peut être aussi basse que 1.76 dB pour une antenne réelle (exemple: antenne dipôle courte), mais ne peut en théorie jamais être inférieure à 0 dB. Cependant, le gain de crête d'une antenne peut être arbitrairement faible en raison de pertes ou d'un faible rendement.Les antennes électriquement petites (petites par rapport à la longueur d'onde de la fréquence à laquelle l'antenne fonctionne) peuvent être très inefficaces, avec des gains d'antenne inférieurs à -10 dB (même sans prise en compte de la perte de non-correspondance d'impédance).

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