Directivité de l'antenne (D)

La directivité de l'antenne (symbole : D) est un paramètre qui quantifie l'efficacité avec laquelle une antenne concentre la puissance rayonnée dans une direction particulière par rapport à un rayonneur isotrope idéal. Elle est exprimée sous forme de rapport sans dimension ou en décibels (dBi) et représente la capacité de focalisation de l'antenne, indépendamment de son efficacité.

Définition et formule

La directivité est définie mathématiquement comme suit :

D = U(θ, φ) / U₀

Où :

• U(θ, φ) est l'intensité de rayonnement dans une direction donnée

• U₀ est l'intensité de rayonnement d'une antenne isotrope rayonnant la même puissance totale

La directivité est souvent approximée pour de nombreux types d'antennes en utilisant l'angle solide du faisceau :

D ≈ 4π / ΩA

Où ΩA est l'angle solide du lobe principal de rayonnement (en stéradians).

Relation avec le gain de l'antenne

La directivité est étroitement liée au gain de l'antenne. Le gain prend en compte à la fois les caractéristiques directionnelles et l'efficacité (η) de l'antenne :

G = η × D

Ici, G (gain) et D (directivité) sont généralement exprimés sous forme de valeurs linéaires, et non en dB. Cette relation est essentielle lors de la conception d'antennes pour une transmission économe en énergie.

Applications pratiques

La directivité de l'antenne est un paramètre de conception critique dans :

• Les systèmes de communication sans fil

• Les liaisons radio par satellite et point à point

• Les systèmes radar

• La radioastronomie

Les antennes à haute directivité concentrent l'énergie dans des faisceaux étroits, permettant :

• Des distances de communication plus longues à même niveau de puissance

• Une réduction des interférences provenant de directions indésirables

• Une amélioration des rapports signal sur bruit (SNR)

Cependant, une directivité élevée limite également la couverture angulaire, nécessitant un alignement précis dans les applications directionnelles.

Exemple

• Une antenne dipôle demi-onde a une directivité de 1,64 (ou 2,15 dBi).

• Une antenne parabolique de 1 mètre fonctionnant à 10 GHz peut atteindre une directivité d'environ 3 000 (ou 35 dBi).

Ces exemples mettent en évidence l'impact du type et de la taille de l'antenne sur les performances de directivité.