L'antenne dipolaire, élaborée par Heinrich Rudolph Hertz vers 1886, est une antenne constituée de deux brins métalliques, alimentée en son milieu et destinée à transmettre ou recevoir de l'énergie électromagnétique. Ce type d'antenne est le plus simple à étudier d'un point de vue analytique.
Un dipôle élémentaire est une petite longueur
dans laquelle
Il faut remarquer que ce type de dipôle ne peut être fabriqué pratiquement. Il faut bien que le courant vienne de quelque part et qu'il sorte quelque part. En réalité, ce petit morceau de conducteur et le courant qui y circule, sera simplement un des petits morceaux dans lesquels on divisera une antenne macroscopique, pour pouvoir la calculer.
L'intérêt est que l'on peut calculer facilement le champ électrique lointain de l'onde électromagnétique émise par ce petit bout de conducteur.
Si la distance de mesure du champ est beaucoup plus grand que la longueur d’onde, elle-même plus grande que la longueur du dipôle, nous donnons directement l’expression du champ électrique lointain (en V/m) :
où :
Le champ électrique lointain
L'expression ne s’applique pas au champ électrique proche du conducteur dipôlaire (y compris celui au sein du conducteur lui-même).
Si nous imaginons le dipôle au centre d'une sphère et parallèle à l'axe nord-sud, le champ électrique de l'onde électromagnétique rayonnée sera parallèle aux méridiens et le champ magnétique de l'onde aura la même direction que les parallèles géographiques.
Si
Ainsi, une source de 10 W produira un champ
Un dipôle court est un dipôle réalisable pratiquement formé par deux conducteurs de longueur totale
Les brins parallèles rapprochés qui alimentent le dipôle en son centre sont traversés par des courants circulant en direction opposée, dont les champs électriques s'annulent mutuellement à distance suffisamment grande grande par rapport à leur distance mutuelle (supposée ici nulle). On peut alors les ignorer.
Le courant circule dans le même sens dans les deux bras du dipôle : vers la droite sur les deux ou vers la gauche sur les deux. On prend comme hypothèse que le courant est maximum au milieu du dipôle (là ou il est alimenté) et qu'il décroît linéairement jusqu'à zéro aux extrémités du dipôle où se concentrent les charges électriques déplacées par le courant alternatif.
Le champ lointain
L'émission est maximale dans le plan perpendiculaire au dipôle et passant par son centre, mais décroit de façon inversement proportionnellement à la distance. Elle est nulle dans la direction des conducteurs qui est la même que la direction du courant.
Le diagramme d'émission a la forme d'un tore de section circulaire et de rayon interne nul. Dans les deux images de droite, le dipôle ferme deux courts segment verticaux jointifs au point d'alimentation des deux brins, qui se trouve donc au centre du tore posé sur un plan horizontal.
À partir de ce champ électrique on peut calculer la puissance totale émise par ce dipôle et à partir de ça, calculer la partie résistive de l'impédance série de ce dipôle :
mais en revanche :
Le gain de cette antenne (obtenu en remplaçant dans l’expression générale du gain) est :