Fonction d'une antenne : Rayonnement et réception d'ondes électromagnétiques

Une antenne est un transducteur qui convertit entre ondes électromagnétiques guidées (sur ligne de transmission) et ondes électromagnétiques en espace libre (rayonnement). Elle remplit deux fonctions réciproques :

1. Transmission (Rayonnement)

• Courant variable dans le temps depuis émetteur → conducteurs antenne.
• Charges en accélération créent des champs électromagnétiques qui se détachent et propagent à vitesse lumière.
• Géométrie antenne détermine diagramme de rayonnement (directivité), polarisation (orientation champ E), et efficacité (rayonné vs chaleur).

2. Réception

• Onde EM incidente → induit tension/courant dans conducteurs antenne (théorème réciprocité).
• Signal délivré au récepteur via ligne de transmission.
• Ouverture effective (A_e) capture puissance : P_r = S × A_e (S = densité puissance).

Paramètres clés de performance

• Fréquence / Bande passante : Résonnante à fréquence design ; bande passante % varie selon type (étroite : dipôle, large : log-périodique, spirale).
• Gain (dBi/dBd) : Directivité × Efficacité. Concentre puissance direction(s) désirée(s).
• Directivité / Diagramme : Omnidirectionnel (dipôle, monopôle), Directionnel (Yagi, parabole, patch, réseau), Sectoriel.
• Polarisation : Linéaire (V/H), Circulaire (DHCP/DHCP), Elliptique. Inadéquation → perte 3 dB (linéaire) à ∞ (croisée).
• Impédance / ROS : Adaptation ligne (50 Ω, 75 Ω, 300 Ω). Inadéquation → réflexions, perte, dommage PA potentiel.
• Efficacité : Résistance rayonnement / (Résistance rayonnement + Résistance pertes). Pertes : conducteur, diélectrique, sol.

Types courants et applications

Type	Gain typique	Cas d'usage
Dipôle λ/2	2,15 dBi	Référence, récep FM, radioamateur HF
Monopôle / Whip	0–5 dBi	Véhicules, talkies-walkies, stations base
Yagi-Uda	6–20 dBi	Récep TV, liaisons PTMP, radioamateur
Log-Périodique	6–12 dBi	TV large bande, tests CEM
Patch / Microstrip	6–9 dBi	Wi-Fi, GPS, RFID, réseaux phasés
Parabole	25–50+ dBi	Satellite, liaisons micro-ondes, radar
Réseau phasé	Évolutif	5G, radar, SATCOM, orientation faisceau électronique

Les antennes sont l'interface entre circuits et espace — tout système sans fil vit ou meurt par son antenne.