Dans cette page, nous allons présenter un autre paramètre fondamental de l’antenne : le gain d’antenne.
Gain d’antenne
Le terme Gain d’antenne décrit la quantité de puissance transmise dans la direction du pic de rayonnement par rapport à celle d’une source isotrope. Le gain d’antenne est plus souvent cité que la directivité dans la fiche technique d’une antenne car il prend en compte les pertes réelles qui se produisent.
Une antenne d’émission avec un gain de 3 dB signifie que la puissance reçue loin de l’antenne sera supérieure de 3 dB (deux fois plus) à celle qui serait reçue d’une antenne isotrope sans perte avec la même puissance d’entrée. Notez qu’une antenne sans perte serait une antenne avec une efficacité d’antenne de 0 dB (ou 100%). De même, une antenne de réception avec un gain de 3 dB dans une direction particulière recevrait 3 dB de plus de puissance qu’une antenne isotrope sans perte.
Le gain d’antenne est parfois discuté en fonction de l’angle. Dans ce cas, nous traçons essentiellement le diagramme de rayonnement, où les unités (ou la magnitude du diagramme) sont mesurées en gain d’antenne. Un exemple de diagramme de rayonnement tracé en termes de gain est présenté à la figure 1:
Figure 1. Exemple de diagramme de gain pour une antenne.
Cependant, le plus souvent, un seul nombre est cité le gain est le « gain de crête » sur toutes les directions. Le gain de l’antenne (G) peut être lié à la directivité (D) et au rendement de l’antenne par :
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Le gain d’une antenne réelle peut atteindre 40-50 dB pour les 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 jamais théoriquement être inférieure à 0 dB. Cependant, le gain de crête d’une antenne peut être arbitrairement bas à cause des 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 tenir compte de la perte par désadaptation d’impédance).
Est-ce qu’une antenne à gain élevé est avantageuse ?
Souvent, les fabricants d’antennes (qu’il s’agisse d’antennes wifi, d’antennes gps ou d’antennes tv) spécifient le gain d’antenne. Par exemple, les fabricants d’antennes wifi peuvent commercialiser l’antenne wifi comme une « antenne à haut gain », qui est plus chère qu’une antenne similaire à faible gain. La question est : voulons-nous un gain élevé ?
La réponse est : cela dépend. Si vous savez exactement d’où vient votre signal désiré, vous aimeriez avoir un gain maximal (vers la direction) désirée. Cependant, si vous ne savez pas d’où viendra le signal désiré, il est préférable d’avoir une antenne à faible gain. Quelques exemples vous éclaireront à ce sujet.
{ Exemple #1 } – Antennes de télévision. Si vous montez une antenne de télévision sur votre toit, et que vous savez que les antennes de télédiffusion sont au sud (par exemple, sur une certaine colline au sud de la ville), alors il est préférable d’avoir une antenne à gain élevé. Les antennes avec un gain d’au moins 12-15 dB sont préférables.
{ Exemple #2 } – GPS (Global Positioning System) . Les antennes GPS pour les appareils mobiles sont en réception uniquement. Le travail de l’antenne gps est de trianguler votre position en mesurant le signal reçu de plusieurs satellites gps, qui sont tous dans des directions différentes par rapport à l’antenne de réception. Pour ce cas, une antenne très hautement directionnelle ne serait pas préférée.
{ Exemple #3 } – Antennes cellulaires mobiles. L’antenne cellulaire de votre smartphone communique avec une seule tour de réseau cellulaire. Cependant, l’antenne cellulaire peut être tenue dans n’importe quelle orientation, et peut être dans n’importe quelle position par rapport à la tour de réseau. Par conséquent, pour votre appareil mobile, il est préférable d’avoir une antenne à faible gain.
Une note sur les unités de gain d’antenne
Si vous regardez la feuille de spécifications d’une antenne, vous verrez généralement les unités de gain d’antenne indiquées en dB, dBi ou dBd. Je définis ces termes ci-dessous :
dB – décibels, comme nous en avons discuté. 10 dB signifie 10 fois l’énergie par rapport à une antenne isotrope dans la direction de pointe du rayonnement.
dBi – « décibels par rapport à une antenne isotrope ». C’est la même chose que le dB tel que nous l’avons utilisé. 3 dBi signifie deux fois (2x) la puissance par rapport à une antenne isotrope dans la direction du pic.
dBd – « décibels par rapport à une antenne dipôle ». Notez qu’une antenne dipôle de demi-longueur d’onde a un gain de 2,15 dBi. Par conséquent, 7,85 dBd signifie que le gain de crête est supérieur de 7,85 dB à celui d’une antenne dipôle ; c’est 10 dB de plus qu’une antenne isotrope.
Notions de base sur les antennes
Tutoriel sur les antennes (Accueil)