Un diagrama de radiación o emisión es la representación gráfica de la distribución angular de una cantidad que caracteriza la radiación de una antena de radio y, por extensión, esta distribución en sí. Otro significado de este término en fibras ópticas , láseres y ópticas integradas es la distribución del campo eléctrico cercano, o la zona de difracción de Fresnel , justo en frente de una fuente.
El patrón de radiación de una antena permite visualizar los lóbulos de emisión en tres dimensiones, en el plano horizontal o en el plano vertical incluyendo el lóbulo más importante. La proximidad y la conductividad del suelo o las masas conductoras que rodean la antena pueden tener una influencia significativa en el patrón de radiación. Las mediciones en las antenas se realizan en el espacio libre o en una cámara anecoica .
Una antena isotrópica , es decir, que irradia de la misma manera en todas las direcciones, es un modelo teórico que no se puede realizar en la práctica. En realidad, la energía irradiada por una antena se distribuye de forma desigual en el espacio, favoreciendo determinadas direcciones: estos son los “lóbulos de radiación”. El patrón de radiación completo se puede resumir en unos pocos parámetros útiles.
La directividad de la antena en el plano horizontal es una característica importante en la elección de una antena. Tiene uno o varios lóbulos que son mucho más grandes que los otros llamados "lóbulos principales". Será tanto más directivo cuanto que el lóbulo más grande será estrecho. La directividad corresponde al ancho del lóbulo principal que se calcula por el ancho angular de cada lado del lóbulo donde la intensidad disminuye a la mitad, es decir, una disminución de 3 dB .
Para todas las antenas, la dimensión constituye un parámetro fundamental para determinar la directividad. Las antenas con alta directividad y alta ganancia siempre serán grandes en relación con la longitud de onda. De hecho, existen relaciones matemáticas (transformación de Fourier) entre las características espaciales y el patrón de radiación.
La ganancia define el aumento de potencia emitida o recibida en el lóbulo principal. Se debe al hecho de que la energía se enfoca en una dirección, por ejemplo, la energía de la luz se puede enfocar a través de un espejo y / o lente convergentes. Se expresa en dBi ( decibeles en relación con la antena isotrópica ). Para una antena, el espejo puede estar constituido por un elemento reflector (pantalla plana o parabólica) mientras que un elemento de dirección (en una antena Yagi , por ejemplo) hará el papel de lente.
En ángulos cercanos al lóbulo principal, una antena tiene mínimos y máximos relativos llamados "lóbulos laterales" que tratamos de minimizar. Las antenas de alta direccionalidad también tienen lóbulos débiles e irregulares en todos los demás ángulos, llamados "lóbulos difusos".
El nivel general de estos lóbulos laterales describe la sensibilidad de la antena a la interferencia (en telecomunicaciones) o la finura de las imágenes (en radar ). Una dirección donde la ganancia es baja puede usarse para eliminar una señal perturbadora (en recepción) o para evitar irradiar en un área donde podría haber interferencia con otros transmisores.
En el caso de una antena cercana al suelo, en particular a alta y media frecuencia , el diagrama vertical depende de la distancia al suelo. Esto da como resultado una pérdida de ganancia en el plano horizontal. El ángulo del lóbulo principal en el plano vertical ("ángulo de salida") define el rendimiento de una antena frente a los modos de propagación ionosférica.
Una característica fundamental del patrón de radiación es que también es la de recepción de la antena. Esta reciprocidad electromagnética permite durante el diseño de la antena simular digitalmente tanto la transmisión como la recepción. También permite utilizar la misma antena para ambas funciones, como en el caso de un radar .
Antes de la puesta en servicio de la antena, se mide su radiación en una cámara anecoica electromagnética cuyas paredes (paredes, techo, pero no sistemáticamente el suelo) se cubren con materiales que absorben el campo electromagnético y atenúan su retrodispersión . La antena emite continuamente una señal y gira sobre sí misma para que un receptor pueda sentir la intensidad de 360 grados a su alrededor. El receptor puede cambiar su posición vertical con cada giro de la antena o se puede cambiar el ángulo de elevación de la antena para que la medición se tome sobre toda la esfera de rayos constantes que lo rodean.
Después de su entrada en servicio, es posible medir el patrón de emisión con radiación solar. De hecho, el Sol es una fuente conocida de radiación en los campos de radio y microondas. Aunque esto puede variar levemente, su promedio es bastante estable. Como el Sol hace un camino que va de un horizonte a otro durante el día, pasando por el cenit , basta con notar la intensidad de la radiación solar en cada ángulo de visión durante el día. Esta medida permite determinar si ha habido algún cambio en las características de la antena durante su uso: deformación, acumulación de hielo, golpes, etc.