Les antennes jouent un rôle fondamental dans les systèmes de télécommunications sans fil. Elles assurent la transmission et la réception d’ondes électromagnétiques entre les émetteurs et les récepteurs. Il existe une grande variété de types d’antennes, chacune possédant des caractéristiques spécifiques adaptées à différents usages, fréquences et environnements.
Types d’antennes couramment utilisés
Chaque type d’antenne présente des propriétés distinctes qui influencent la directionnalité, la portée, le gain, et la polarisation du signal.
Antennes omnidirectionnelles
Ces antennes émettent et reçoivent des signaux dans toutes les directions horizontales. Elles sont idéales pour couvrir une zone circulaire autour du point d’émission, mais avec une portée limitée.
- Utilisées dans les routeurs Wi-Fi domestiques, stations de base cellulaires, systèmes IoT.
- Rayonnement uniforme dans le plan horizontal.
- Gain typique entre 2 et 9 dBi.
Antennes directionnelles
Ces antennes concentrent le signal dans une direction précise, ce qui augmente la portée et la puissance reçue dans cette direction.
- Exemples : antennes Yagi, paraboliques, panneaux.
- Utilisées pour les liaisons point à point, les relais, les systèmes de surveillance.
- Permettent de réduire les interférences et d’améliorer la qualité du signal.
Antennes sectorielles
Les antennes sectorielles couvrent un angle défini, généralement entre 60° et 120°. Elles sont très utilisées dans les stations de base pour diviser une zone de couverture en secteurs.
- Employées dans les réseaux LTE, 5G, WiMAX, etc.
- Meilleure gestion du spectre et des utilisateurs dans chaque secteur.
- Gain modéré avec bonne directionnalité.
Antennes paraboliques
Conçues pour des liaisons très longue distance, elles utilisent un réflecteur parabolique pour concentrer les ondes. Très efficaces, mais sensibles à l’alignement et aux obstacles.
- Utilisées dans les communications satellites, faisceaux hertziens, radar.
- Gain élevé, souvent supérieur à 30 dBi.
- Faisceau très étroit.
Antennes à boucle (loop antennas)
Petites et adaptées aux fréquences basses. Leur utilisation est fréquente dans les systèmes RFID, la réception AM, ou les dispositifs portables.
- Bonne performance à courte distance.
- Faible rayonnement, mais excellent en réception dans certains cas.
Antennes intégrées
On les retrouve dans les téléphones portables, GPS, objets connectés. Elles sont miniaturisées et intégrées directement sur la carte électronique.
- Types : patch, PIFA, monopole imprimé.
- Optimisées pour l’espace réduit et les fréquences spécifiques.
Caractéristiques techniques des antennes
Plusieurs paramètres définissent la performance d’une antenne. Ces caractéristiques sont essentielles pour choisir une antenne adaptée à une application donnée.
| Caractéristique | Description |
|---|---|
| Gain | Capacité à concentrer le signal dans une direction. Exprimé en dBi ou dBd. |
| Bande passante | Plage de fréquences sur laquelle l’antenne fonctionne efficacement. |
| Impédance | Doit correspondre à celle du système pour éviter les pertes de signal (souvent 50 ohms). |
| Diagramme de rayonnement | Représentation de la distribution du rayonnement dans l’espace. |
| Polarisation | Orientation du champ électrique : linéaire, circulaire, elliptique. |
| VSWR | Rapport d’ondes stationnaires, mesure la qualité d’adaptation. Valeur idéale : 1:1. |
| Largeur du faisceau | Angle dans lequel la majorité de l’énergie est concentrée. |
Le choix de l’antenne dépend de ces caractéristiques, mais aussi du type de communication (voix, données), de la fréquence utilisée, du type de liaison (point à point ou multipoint), et des contraintes environnementales.
Par exemple, une antenne directionnelle à haut gain est idéale pour établir une liaison point à point longue distance, tandis qu’une antenne omnidirectionnelle est plus adaptée pour couvrir une zone circulaire à courte distance comme dans les réseaux Wi-Fi domestiques.
De plus, les technologies récentes comme la MIMO (Multiple Input Multiple Output) exploitent plusieurs antennes simultanément pour améliorer la capacité, la fiabilité et les débits dans les réseaux modernes comme LTE et 5G.