Théorie de l'antenne - Modèle de rayonnement
Le rayonnement est le terme utilisé pour représenter l'émission ou la réception du front d'onde au niveau de l'antenne, en précisant sa force. Dans toute illustration, le croquis dessiné pour représenter le rayonnement d'une antenne est sonradiation pattern. 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 éloigné.
Graphiquement, le rayonnement peut être tracé en fonction de angular position et radial distance 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).
Motif de radiation
L'énergie rayonnée par une antenne est représentée par le Radiation patternde l'antenne. Les modèles de rayonnement sont des représentations schématiques de la distribution de l'énergie rayonnée dans l'espace, en fonction de la direction.
Regardons le schéma du rayonnement énergétique.
La figure ci-dessus montre le diagramme de rayonnement d'une antenne dipôle. 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.
le field patternssont tracés en fonction des champs électriques et magnétiques. Ils sont tracés sur une échelle logarithmique.
le power patternssont tracés en fonction du carré de la magnitude des champs électriques et magnétiques. Ils sont tracés sur une échelle logarithmique ou généralement en dB.
Modèle 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 Omni directional pattern. Ceci indique clairement les trois coordonnées (x, y, z).
Modèle de rayonnement en 2D
Un motif bidimensionnel peut être obtenu à partir d'un motif tridimensionnel en le divisant en plans horizontal et vertical. Ces modèles résultants sont connus commeHorizontal pattern et Vertical pattern 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, nous rencontrons souvent différentes formes, qui indiquent les zones de rayonnement majeures et mineures, par lesquelles le radiation efficiency de l'antenne est connue.
Pour mieux comprendre, considérons la figure suivante, qui représente le diagramme de rayonnement d'une antenne dipôle.
Ici, le diagramme de rayonnement a un lobe principal, des lobes latéraux et un lobe arrière.
La majeure partie du champ rayonné, qui couvre une plus grande surface, est le main lobe ou major lobe. 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 diagramme où le rayonnement est distribué sur les côtés sont appelées side lobes ou minor lobes. Ce sont les domaines où l'énergie est gaspillée.
Il y a un autre lobe, qui est exactement opposé à la direction du lobe principal. Il est connu commeback lobe, 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 de la cible devient très difficile. En effet, de fausses cibles sont indiquées par ces lobes latéraux. Il est difficile de trouver les vrais et d'identifier les faux. Par conséquent,elimination de ces side lobes 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 détournée dans une direction (c'est-à-dire vers le lobe majeur), alors ledirectivity de l'antenne augmente, ce qui améliore les performances de l'antenne.
Types de modèles de rayonnement
Les types courants de modèles de rayonnement sont:
Motif omnidirectionnel (également appelé motif non directionnel): le motif a généralement une forme en anneau dans une vue en trois dimensions. Cependant, en vue bidimensionnelle, il forme un motif en huit.
Motif de faisceau de crayon - Le faisceau a un motif en forme de crayon directionnel pointu.
Motif en éventail - Le faisceau a un motif en éventail.
Modèle de faisceau en forme - Le faisceau, qui n'est pas uniforme et sans motif, est appelé faisceau en forme.
Un point de référence pour tous ces types de rayonnement est le rayonnement isotrope. Il est important de considérer le rayonnement isotrope même s'il n'est pas pratique.