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Legain d'antenne est la propriété d'uneantenne qui quantifie sa capacité à rayonner l'énergieélectromagnétique dans l'espace. Le gain est ainsi une fonction de l'espace et de la fréquence. Le gain est une combinaison de ladirectivité et de l'efficacité de rayonnement.
La représentation graphique du gain est undiagramme de rayonnement.
De manière contre-intuitive, le gain d'antenne n'est pas ungain au sens électronique, dans la mesure où une antenne est un système passif qui ne fait que répartir l'énergie électromagnétique dans l'espace.
Dans unrepère sphérique, l'intensité de rayonnement[notes 1] est définie comme la densité de puissance parangle solide rayonnée par l'antenne, exprimée en W/stéradian.
Le gain d'antenne est alors défini[1] comme le rapport entre, et l'intensité de rayonnement d'une antenne de référenceisotrope. Par définition de l'antenne isotrope, on a, où est la puissance électrique admise par l'antenne après d'éventuellespertes de désadaptation, exprimée en Watts. Ainsi,
Le gain est une grandeur sansdimension physique et ne porte pas d'unité. Cependant le gain est en pratique exprimé endécibel isotrope, noté dBi :
Par définition, le gain de l'antenne isotrope est de 1, ou 0 dBi.
Le gain peut être défini directement via ladirectivité et l'efficacité de rayonnement[2] :
Lesparaboles standard pour latélévision par satellite, à la fréquence 12,75 GHz, (entre parenthèses : le gain à 2,4 GHz) et pour un rendement habituel de 69 % (45 %) apportent :
Quelques règles simples :
En télévision par satellite, une parabole grand public fournit un gaindBi qui dépend de l'angle de décalage (offset), par exemple approchant les 23° sur parabole classique de 60 × 65 cm. Les rendements peuvent atteindre 72 % sur des antennes offset et même 80 % sur du subréflecteur à illuminationCassegrain et Grégory.
Concernant les antennes directives, il existe une loi empirique pour estimer le gain d'une antenne en fonction de sa directivité :
Cette estimation n'est valable que pour des angles inférieurs à 90° et pour des antennes dont le lobe principal se distingue nettement des lobes secondaires[3].
Le gain peut être mesuré enchambre anéchoïque radioélectrique, constituée d'une salle métallique garnie de matériaux absorbants (mousses graphitées, par exemple), en utilisant un mesureur de champ et une antenne de référence (antenne dipolaire,antenne cornet en général). Cette salle doit être assez grande pour faire les mesures enchamp lointain, sinon, on utilise, pour des antennes micro-ondes à grand gain ou des antennes de fréquences basses, des bases de mesure d'antenne.
Une base de mesure est constituée d'un point d'émission et un point de réception, munis d'une antenne de référence et de l'antenne à mesurer, sur une mécanique tournante. La distance doit être suffisante pour être enchamp lointain vis-à-vis du gain à mesurer. Pour des antennes à très grand gain, des distances de plusieurs kilomètres peuvent être nécessaires (champs autour d'une antenne). Idéalement le sol doit être assez loin pour éviter les trajets multiples. En micro-ondes, des mâts élevés suffisent mais, enHF ouMF, le sol est toujours perturbateur.
