En 1873, le mathématicien britannique Maxwell a résumé l'équation du champ électromagnétique – l'équation de Maxwell.L'équation montre que : la charge électrique peut produire un champ électrique, le courant peut produire un champ magnétique, et le champ électrique changeant peut également produire un champ magnétique, et le champ magnétique changeant peut produire un champ électrique, ce qui prédit l'existence d'une onde électromagnétique.
Quatorze ans plus tard, en 1887, le physicien allemand Heinrich Hertz conçoit la première antenne pour tester l'existence des ondes électromagnétiques.La communication sans fil a débuté en 1901 lorsque le physicien italien Gulimo Marconi a utilisé une grande antenne pour communiquer au-dessus des océans.
La fonction de base de l'antenne : elle est utilisée pour convertir l'énergie du courant haute fréquence (ou onde guidée) en onde radio et la transmettre dans l'espace selon une distribution prédéterminée.Lorsqu'il est utilisé pour la réception, il convertit l'énergie des ondes radio provenant de l'espace en énergie de courant haute fréquence (ou onde guidée).
Par conséquent, l’antenne peut être considérée comme un dispositif de conversion d’ondes guidées et d’ondes de rayonnement, c’est un dispositif de conversion d’énergie.
Gain de l'antenne
Une caractéristique importante d’une antenne, qu’elle soit utilisée pour l’émission ou la réception, est le gain de l’antenne.
Certaines sources d'antenne rayonnent de l'énergie de manière égale dans toutes les directions, et ce type de rayonnement est appelé rayonnement isotrope.C'est comme si le soleil rayonnait de l'énergie dans toutes les directions.À une distance fixe, l’énergie solaire mesurée sous n’importe quel angle sera à peu près la même.Le Soleil est donc considéré comme un radiateur isotrope.
Toutes les autres antennes ont le gain opposé à celui d’un radiateur isotrope.Certaines antennes sont directionnelles, c'est-à-dire qu'elles transmettent plus d'énergie dans certaines directions que dans d'autres.Le rapport entre l’énergie qui se propage dans ces directions et l’énergie que l’antenne ne propage pas de manière directionnelle est appelé gain.Lorsqu'une antenne d'émission avec un certain gain est utilisée comme antenne de réception, elle aura également le même gain de réception.
Modèle d'antenne
La plupart des antennes émettent plus de rayonnement dans une direction que dans l’autre, et ce type de rayonnement est appelé rayonnement anisotrope.
La directivité de l'antenne fait référence à la relation entre la valeur relative du champ de rayonnement de l'antenne et la direction spatiale dans des conditions de même distance dans la région lointaine.L’intensité du champ lointain de l’antenne peut être exprimée par
Où est la fonction de direction, indépendante de la distance et du courant d'antenne ;Sont respectivement l'angle d'azimut et l'angle de tangage ;C'est le numéro d'onde et c'est la longueur d'onde.
La fonction directionnelle est représentée graphiquement sous forme de graphique directionnel de l'antenne.Afin de faciliter le dessin du plan, le dessin général des deux directions orthogonales du plan principal.
Le diagramme d'antenne est une représentation graphique de la distribution spatiale de l'énergie rayonnée par l'antenne.Selon l'application, les antennes ne doivent recevoir des signaux que dans une direction et pas dans d'autres (par exemple, antennes TV, antennes radar), tandis que les antennes de voiture doivent pouvoir recevoir des signaux de toutes les directions possibles de l'émetteur.
La directivité souhaitée est obtenue grâce à la structure mécanique et électrique ciblée de l'antenne.La directivité indique l'effet de réception ou de transmission d'une antenne dans une certaine direction.
Deux types de graphiques différents peuvent être utilisés pour tracer les orientations des antennes : les coordonnées cartésiennes et polaires.Dans un graphique polaire, le point est projeté sur le plan de coordonnées le long de l'axe de rotation (rayon) et le graphique polaire du rayonnement est mesuré.Comme le montre l'image ci-dessous.
Si la valeur maximale du graphe d'orientation spatiale est égale à 1, le graphe d'orientation est appelé graphe d'orientation normalisé, et la fonction d'orientation correspondante est appelée fonction d'orientation normalisée.Emax est l'intensité du champ électrique dans la direction du rayonnement maximal, tandis que l'intensité du champ électrique dans la direction de la même distance.
Le diagramme directionnel de la relation entre la densité de puissance et la direction du rayonnement est appelé diagramme directionnel de la puissance.
Heure de publication : 14 février 2023
