Les antennes sont au cœur de tout système de communication. Elles jouent un rôle clé dans la transmission et la réception des signaux entre la source et les destinations. Il existe de nombreux types d'antennes de tailles différentes et aux caractéristiques de performance uniques. Cet article vise à fournir une compréhension approfondie des antennes omnidirectionnelles et des antennes yagi et de leur comparaison.
Vue d'ensemble des antennes
Une antenne est un dispositif utilisé pour convertir l'énergie électrique en ondes électromagnétiques et vice versa. Elles transmettent et reçoivent des signaux et servent de dispositifs de liaison dans les systèmes de communication. L'antenne joue un rôle majeur dans la détermination des performances d'un système de communication. Les antennes présentent des structures physiques, des gammes de fréquences de travail, des gains, des directivités, des polarités, etc. différents et sont classées en différents types en fonction de ceux-ci. Quelques-uns des types d'antennes les plus courants sont décrits brièvement ci-dessous.
Antenne log-périodique : Ce type d'antenne est constitué d'une série de dipôles placés le long de l'axe de l'antenne à différents intervalles de temps suivis d'une fonction logarithmique de la fréquence. Elles sont directionnelles et ont une largeur de faisceau étroite. Ces antennes sont généralement utilisées pour des applications nécessitant une largeur de bande variable ainsi qu'un gain d'antenne et une directivité.
Antennes filaires : L'un des types d'antennes les plus simples et les plus courants, utilisé dans divers contextes. Elles utilisent des fils conducteurs pour transmettre et recevoir des signaux radio. Il peut s'agir d'antennes dipôles ou monopôles. Il s'agit généralement d'antennes omnidirectionnelles utilisées dans des applications telles que la radiodiffusion, la communication sans fil et les applications radio, ou montées sur des véhicules, des navires, des bâtiments, etc.
Antennes à ouverture : Ce type d'antenne comporte une ou plusieurs ouvertures sur une surface conductrice afin d'admettre les signaux. Il peut s'agir d'antennes à fente ou d'antennes à cornet. Elles sont généralement utilisées dans les fréquences micro-ondes et peuvent être utilisées pour des applications telles que les satellites, les radars, les avions et les engins spatiaux.
Antennes à réflecteur : Ce type d'antenne est très directionnel et utilise une surface réfléchissante incurvée pour concentrer les ondes radio ou autres ondes électromagnétiques dans une direction. Il peut s'agir d'antennes paraboliques ou d'antennes d'angle. Elles sont principalement utilisées comme antennes d'alimentation et pour des applications telles que la communication par satellite, les systèmes radar, etc.
Antennes en microruban : Il s'agit d'une antenne plate qui consiste en un patch métallique imprimé sur un substrat fin. Elles sont généralement petites et compactes, légères et faciles à intégrer dans les appareils électroniques. Elles sont utilisées dans les appareils mobiles, les routeurs, etc.
Antennes en réseau : Ce type d'antenne comporte plusieurs petites antennes disposées d'une manière spécifique, de sorte que chaque antenne renforce et améliore la qualité du signal. L'antenne Yagi est l'un des types d'antennes réseau les plus demandés. Elles sont facilement personnalisables et donc utilisées pour des applications à gain élevé qui nécessitent de contrôler le diagramme de rayonnement. Elles sont utilisées dans la radiodiffusion, les réseaux sans fil, etc.
Qu'est-ce qu'une antenne omnidirectionnelle ?
Les antennes omnidirectionnelles sont des antennes qui peuvent transmettre et recevoir des signaux dans toutes les directions de manière égale. Elles sont donc idéales pour les applications où l'antenne doit communiquer avec plusieurs appareils dans des directions différentes ou lorsque la direction du signal de l'appareil cible varie ou est imprévisible. Les antennes omnidirectionnelles sont utilisées pour des applications portables et fixes. Elles sont utilisées dans les véhicules mobiles tels que les bateaux et les véhicules de loisirs, ainsi que pour les réseaux WiFi dans des lieux tels que les restaurants, les salles de conférence, les terrains de camping, les centres de villégiature, etc. Les antennes omnidirectionnelles sont utilisées dans les zones urbaines où l'espace entre deux tours de signalisation est limité.
Qu'est-ce qu'une antenne Yagi ?
Une antenne yagi est une antenne directionnelle puissante. Elle comporte des éléments parasites parallèles qui courent sur une structure à flèche unique. Un dipôle sert d'élément moteur et les éléments parasites réémettent les signaux dans une phase légèrement différente de celle de l'élément moteur. Cela permet d'obtenir une puissance directionnelle élevée en renforçant le signal dans certaines directions et en l'annulant dans d'autres. Ils sont généralement utilisés pour les communications point à point et les applications à longue portée.
Principales différences entre les antennes omnidirectionnelles et les antennes Yagi
Conception et structure : Les antennes omnidirectionnelles sont conçues de manière à présenter un diagramme de rayonnement en forme de beignet avec une antenne au centre. Elles sont disponibles dans différents modèles tels que les antennes monopolaires, dipolaires, à plan de sol et coaxiales. Les antennes Yagi comportent plusieurs éléments directeurs disposés parallèlement de part et d'autre d'une structure de faisceau dans un réseau linéaire, ainsi qu'un élément de commande et un réflecteur.
Principe de fonctionnement : Dans une antenne omnidirectionnelle, lorsque les ondes radio traversent l'antenne, les éléments rayonnants les captent et les dirigent sur un cercle complet, ce qui permet à l'antenne d'émettre et de recevoir des signaux de toutes les directions simultanément, perpendiculairement à l'axe, la puissance variant en fonction de l'angle de l'axe et diminuant jusqu'à zéro sur l'axe. Dans une antenne Yagi, l'élément moteur génère des ondes électromagnétiques et l'élément réflecteur placé derrière l'élément moteur réfléchit ces ondes vers l'avant, de sorte que les directeurs placés à l'avant dirigent et focalisent les ondes réfléchies vers l'avant.
Gamme de fréquences et largeur de bande : Les antennes omnidirectionnelles et directionnelles sont disponibles dans une large gamme de fréquences. Les antennes omnidirectionnelles sont généralement disponibles dans la gamme de fréquences comprise entre 100 MHZ et 6 GHz, tandis que les antennes Yagi sont disponibles dans la gamme de fréquences comprise entre 30 et 3000 MHz. Les antennes omnidirectionnelles ont un large diagramme de rayonnement et une grande largeur de faisceau, tandis que les antennes yagi ont un diagramme de rayonnement étroit et une largeur de faisceau ciblée.
Gain et directivité : Les antennes omnidirectionnelles produisent un gain plus faible que les antennes Yagi qui sont directionnelles. Les antennes omnidirectionnelles, comme leur nom l'indique, dirigent les signaux dans toutes les directions, dans un champ de 360 degrés, alors que les antennes Yagi sont directionnelles et concentrent donc les signaux sur un angle d'environ 45 degrés à 90 degrés.
Installation et portabilité : Les antennes omnidirectionnelles sont faciles à installer en raison de leur configuration à 360 degrés. Elles sont déployées sur les stations de base, les sites cellulaires et les points d'accès sans fil. Elles sont utilisées pour les applications portables et fixes. Les antennes Yagi sont également faciles à installer, mais leur emplacement et leur orientation doivent être soigneusement étudiés. Les antennes Yagi sont généralement utilisées comme antennes stationnaires mais peuvent être personnalisées.
Taille et expédition : Les antennes omnidirectionnelles et les antennes Yagi sont disponibles en différentes tailles. Les antennes omnidirectionnelles sont généralement composées d'une structure en forme de tige ou d'une structure simple et sont donc faciles à emballer et à expédier. Les antennes Yagi sont plus volumineuses que les antennes omnidirectionnelles et peuvent être assez longues si un gain élevé est nécessaire. Mais la plupart des antennes yagi modernes peuvent être déconstruites en leurs éléments et emballées, et peuvent donc être facilement expédiées.
Avantages et inconvénients des antennes Yagi
Avantages :
- Gain élevé et haute directivité
- Portée plus importante que les antennes omnidirectionnelles
- Plus puissantes que les antennes Omni
- Plus grande tolérance aux interférences
Inconvénients :
- L'antenne est assez longue pour permettre des gains plus importants.
- Mobilité limitée
- L'installation est plus complexe que pour les antennes omnidirectionnelles
Avantages et inconvénients des antennes omnidirectionnelles
Avantages :
- Polyvalent pour les applications stationnaires et mobiles
- Installation facile
- Peut être utilisé avec plusieurs opérateurs de différentes tours cellulaires
- Excellent pour améliorer les signaux 4G/5G
Inconvénients :
- Couverture plus faible
- Gain inférieur
- Susceptible de subir des interférences provenant de différentes directions
Comment choisir la bonne antenne
Exigences de performance : Les fréquences de fonctionnement, la largeur de bande, le gain d'antenne, la polarisation, la zone de couverture, etc. sont quelques-uns des principaux paramètres de performance à prendre en compte. Pour les applications qui nécessitent une plus grande portée de réception mais une distance relativement courte et qui doivent travailler avec plusieurs fournisseurs de réseau, les antennes omnidirectionnelles sont plus appropriées. En revanche, si la couverture est requise pour un champ ou une direction plus concentrée, une antenne yagi est plus appropriée. Les antennes yagi sont plus puissantes et conviennent donc mieux aux transmissions à longue distance que les antennes omnidirectionnelles.
Contraintes physiques : Il est important de tenir compte de l'espace disponible et des options de montage. Les antennes omnidirectionnelles sont compactes et n'occupent donc qu'un espace limité. Comme elles ont un diagramme de rayonnement à 360 degrés, elles sont faciles à placer et n'ont pas besoin d'être réajustées, même si les fournisseurs de signaux ou les tours de téléphonie cellulaire changent d'emplacement. Les antennes yagi occupent relativement plus d'espace et peuvent être assez longues si un gain plus élevé est nécessaire. L'installation d'antennes yagi est comparativement plus complexe car elles nécessitent un placement et une orientation précis pour des performances optimales.
Facteurs environnementaux : En fonction de l'emplacement de l'antenne, les conditions environnementales telles que le vent, la température, l'humidité, etc. peuvent affecter les performances de l'antenne. Les antennes Yagi de forme triangulaire avec des éléments étendus de chaque côté peuvent être plus affectées par des conditions telles que des vents forts. Les antennes omnidirectionnelles, avec leur structure plus simple, sont plus résistantes aux conditions environnementales difficiles.
Analyse des coûts : Le coût est un facteur important à prendre en compte lors de la sélection des antennes. Le coût initial d'achat et d'installation, le coût de fonctionnement et le retour sur investissement sont les principaux facteurs à prendre en compte. Les antennes yagi et les antennes omnidirectionnelles sont facilement disponibles sur le marché et peuvent donc être obtenues à des prix abordables.
Conclusion
Les antennes jouent un rôle clé dans les systèmes de communication et leurs performances auront un effet majeur sur les performances globales du système de communication. Les antennes omnidirectionnelles et les antennes yagi sont couramment utilisées pour les applications intérieures et extérieures. Le choix entre ces deux types d'antennes est propre à l'application spécifique et dépend de facteurs tels que les paramètres de performance, les conditions environnementales, la facilité d'installation et de maintenance, etc. Le choix de la bonne antenne permet d'optimiser le système de communication.
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