Patrón de radiación

El patrón de radiación de antena, el cual típicamente comprende un haz principal y una estructura de lóbulos laterales, es comúnmente representado como un trazo en dos dimensiones.

El ancho de haz marca su importancia en la medida de qué tan exacto debe apuntarse la antena y qué tan rápidamente la antena rechaza las señales fuera de la región deseada. El ancho angular del haz principal del patrón de radiación de la antena, es caracterizado por el ancho del haz a media potencia (HPBW), que se define como el ancho angular total entre los dos puntos que están 3dB abajo del pico del haz principal. El HPBW es dependiente de la distribución de iluminación en la apertura de la antena y la dimensión de la apertura en el plano en el cual el patrón es medido.

Ganancia y directividad son cantidades que definen la capacidad de concentrar la energía de una antena en una dirección particular, y están directamente relacionadas al patrón de radiación de la antena. La ganancia  de una antena en una dirección específica  está definida como la razón de la potencia radiada por unidad de ángulo sólido , en la dirección  a la potencia por unidad de ángulo sólido radiada desde una antena isotrópica, alimentada con la misma potencia total P_T. La antena isotrópica es una antena hipotética, la cual radia uniformemente en todas direcciones. Por lo tanto:

Esta cantidad es una propiedad inherente de la antena e incluye pérdidas por disipación.

Cuando sólo nos importa qué tan bien se forma el haz en el espacio, en lugar de las pérdidas, entonces se aplica el término de directividad. La directividad  de una antena, no incluye las pérdidas por disipación y está definida como la razón de  a la potencia por unidad de ángulo sólido, desde una antena isotrópica radiando la misma potencia P_R. Por lo tanto:

La razón de  a  se conoce como "eficiencia de radiación" de la antena.

El valor de , donde la máxima radiación ocurre, se le conoce simplemente como "ganancia" de la antena, y en la mayoría de los casos se expresa en dBi (decibeles con relación a una antena isotrópica). Este valor corresponde al pico del haz principal del patrón de radiación, el cual es generalmente la dirección (0,0) referida como "la dirección de apuntamiento o eje de apuntamiento de la antena".

El factor de mayor importancia para determinar la eficiencia de la utilización de la órbita geoestacionaria es el patrón de radiación asociado a la antena de la estación terrena, particularmente en la región angular de 0–50° desde el eje de apuntamiento. Para cálculos de interferencia es conveniente describir la envolvente de los lóbulos laterales de la antena de una estación terrena de la siguiente forma:

para  > 1 ° que es el ángulo en grados desde el eje de apuntamiento, A y B son coeficientes numéricos representando el nivel de la envolvente a 1°, fuera de la línea de apuntamiento y la tasa de disminución de la envolvente, respectivamente.

El Comité Consultivo de Radiocomunicaciones de la UIT adoptó un patrón de radiación de referencia para usarse en cálculos de interferencia para antenas grandes con A = 32 y B = 25, conduciendo a una mínima separación entre satélites de 2.9°. Para reducir el espacio mínimo entre satélites a 2° y por consecuencia, conseguir más posiciones orbitales, se creó una especificación más estricta A = 29 y B = 25, que está aplicándose actualmente en las antenas de estaciones terrenas en el modo de transmisión.

Otro factor importante en la calidad de una transmisión vía satélite es la polarización. En el caso de una antena transmitiendo o recibiendo un campo linealmente polarizado, el componente cross–polarizado es el campo en el ángulo recto del componente co–polar. Por ejemplo, si el componente co–polar es vertical, el componente cross–polar será horizontal.