Le rayonnement est le terme utilisé pour représenter l’émission ou la réception du front d’onde à l’antenne, spécifiant son force. Dans toute illustration, l’esquisse dessinée pour représenter le rayonnement d’une antenne est son diagramme de rayonnement. On peut simplement comprendre la fonction et la directivité d’une antenne en regardant son diagramme de rayonnement.

La puissance émise par l’antenne a son effet dans les régions de champ proche et lointain.

• Graphiquement, le rayonnement peut être tracé en fonction de la position angulaire et de la distance radiale de l’antenne.

• Il s’agit d’une fonction mathématique des propriétés de rayonnement de l’antenne représentée en fonction des coordonnées sphériques, E(θ, Ø) et H(θ, Ø).

Diagramme de rayonnement

L’énergie rayonnée par une antenne est représentée par le diagramme de rayonnement de l’antenne. Les diagrammes de rayonnement sont des représentations schématiques de la distribution de l’énergie rayonnée dans l’espace, en fonction de la direction.

Examinons le schéma du rayonnement énergétique.

La figure ci-dessus montre le diagramme de rayonnement d’une antenne dipolaire. L’énergie rayonnée est représentée par les motifs dessinés dans une direction particulière. Les flèches représentent les directions du rayonnement.

Les diagrammes de rayonnement peuvent être des diagrammes de champ ou des diagrammes de puissance.

• Les motifs de champ sont tracés en fonction des champs électriques et magnétiques. Ils sont tracés à l’échelle logarithmique.

• Les schémas de puissance sont tracés en fonction du carré de l’amplitude des champs électriques et magnétiques. Ils sont tracés à l’échelle logarithmique ou généralement à l’échelle dB.

Diagramme de rayonnement en 3D

Le diagramme de rayonnement est une figure tridimensionnelle et représenté en coordonnées sphériques (r, θ, Φ) en supposant son origine au centre du système de coordonnées sphériques. Cela ressemble à la figure suivante −

La figure donnée est un diagramme de rayonnement tridimensionnel pour un diagramme omnidirectionnel. Cela indique clairement les trois coordonnées (x, y, z).

Diagramme de rayonnement en 2D

Un diagramme bidimensionnel peut être obtenu à partir d’un diagramme tridimensionnel en le divisant en plans horizontaux et verticaux. Ces motifs résultants sont connus sous le nom de motif horizontal et de motif vertical respectivement.

Les figures montrent le diagramme de rayonnement omnidirectionnel dans les plans H et V comme expliqué ci-dessus. Le plan H représente le motif horizontal, tandis que le plan V représente le motif vertical.

Formation des lobes

Dans la représentation du diagramme de rayonnement, on rencontre souvent différentes formes, qui indiquent les zones de rayonnement majeures et mineures, par lesquelles l’efficacité de rayonnement de l’antenne est connue.

Pour mieux comprendre, considérons la figure suivante, qui représente le diagramme de rayonnement d’une antenne dipolaire.

Ici, le diagramme de rayonnement a le lobe principal, les lobes latéraux et le lobe arrière.

• La majeure partie du champ rayonné, qui couvre une plus grande surface, est le lobe principal ou lobe majeur. C’est la partie où l’énergie rayonnée maximale existe. La direction de ce lobe indique la directivité de l’antenne.

• Les autres parties du motif où le rayonnement est distribué sont appelées lobes latéraux ou lobes mineurs. Ce sont les zones où le pouvoir est gaspillé.

• Il y a un autre lobe, qui est exactement opposé à la direction du lobe principal. Il est connu sous le nom de lobe arrière, qui est également un lobe mineur. Une quantité considérable d’énergie est gaspillée même ici.

Exemple

Si les antennes utilisées dans les systèmes radar produisent des lobes latéraux, le traçage des cibles devient très difficile. En effet, de fausses cibles sont indiquées par ces lobes latéraux. Il est compliqué de retrouver les vrais et d’identifier les faux. Par conséquent, l’élimination de ces lobes latéraux est indispensable, afin d’améliorer les performances et d’économiser l’énergie.

Remède

L’énergie rayonnée, qui est gaspillée sous de telles formes, doit être utilisée. Si ces lobes mineurs sont éliminés et que cette énergie est déviée dans une direction (c’est-à-dire vers le lobe majeur), alors la directivité de l’antenne est augmentée, ce qui conduit à de meilleures performances de l’antenne.

Types de diagrammes de rayonnement

Les types courants de diagrammes de rayonnement sont –

• Motif omnidirectionnel (également appelé motif non directionnel): Le motif a généralement une forme de beignet en vue tridimensionnelle. Cependant, en vue bidimensionnelle, il forme un motif en huit.

• Modèle de faisceau de crayon – Le faisceau a un motif directionnel pointu en forme de crayon.

• Modèle de faisceau en éventail − Le faisceau a un motif en forme d’éventail.

• Modèle de faisceau en forme – Le faisceau, qui est non uniforme et sans motif, est connu sous le nom de faisceau en forme.