Une antenne conçue pour concentrer l'énergie rayonnée dans un faisceau étroit afin d'obtenir un gain directionnel élevé, améliorant le rapport signal sur bruit pour les liaisons à longue distance au prix d'une largeur de faisceau réduite et nécessitant généralement une orientation ou une stabilisation.

Principe

Augmenter la puissance isotrope rayonnée efficace dans les directions souhaitées en utilisant la taille de l'ouverture, la géométrie du réflecteur, des réseaux phasés ou des lentilles pour focaliser l'énergie, réduisant ainsi la perte sur le trajet et permettant des débits plus élevés ou une puissance d'émission plus faible pour une liaison donnée.

Démonstration

Une sonde interplanétaire utilise une antenne parabolique de 3 mètres comme antenne à gain élevé pointée vers la Terre lors des transmissions télémetriques ; le faisceau étroit et la grande ouverture fournissent le gain nécessaire pour établir la liaison sur de longues distances avec la puissance d'émetteur disponible.

Mauvaise application

Équiper un petit satellite à rotation rapide d'une grande antenne à gain élevé fixe sans contrôle de pointage adéquat, provoquant des ruptures fréquentes de liaison, ou utiliser un système à gain élevé alors qu'une antenne omnidirectionnelle conviendrait mieux pour plusieurs contacts simultanés au sol.

Conséquence

Le déploiement et le pointage corrects d'une antenne à gain élevé permettent des communications à longue portée et à haut débit, réduisent les besoins en puissance d'émission ou la taille des stations au sol, et permettent une utilisation efficace du spectre sur des faisceaux étroits.

Inversion

L'inverse est une antenne à faible gain et à large faisceau qui échange gain contre couverture : elle offre des liaisons robustes sans pointage précis mais ne peut atteindre les mêmes débits ou sensibilités sur de longues distances que l'antenne à gain élevé.

Limite

S'applique aux antennes conçues pour le gain directionnel (réflecteurs, réseaux phasés, paraboles gimbalées) ; exclut les antennes omnidirectionnelles à faible gain, les coupleurs en champ proche à courte portée et les radiateurs expérimentaux non destinés aux communications opérationnelles.

Tension sémantique

La tension existe entre le 'gain élevé' en tant que caractéristique physique d'ouverture et le concept opérationnel de 'service directionnel' ; une autre ambiguïté concerne les réseaux à balayage électronique qui forment plusieurs faisceaux : sont‑ils 'à gain élevé' par faisceau ou des équipements de formation de faisceau au niveau système ?

Synthèse

Une antenne à gain élevé est un sous‑système antennaire à radiation focalisée qui sacrifie la largeur du faisceau au profit du gain par des techniques d'ouverture ou de réseau phasé, fournissant la sensibilité directionnelle requise pour des communications spatiales longue portée ou à haut débit lorsqu'elle est intégrée au contrôle de pointage.