El término ganancia de una antena se presta a confusión, y es más correcto utilizar el término directividad. Una antena es un elemento pasivo, y como tal no tiene una ganancia, ya que no amplifica la señal. Lo que sí puede hacer la antena es concentrar la radiación hacia una determinada zona del espacio, pero hay que comprender que cuanto mayor sea la ganancia, más estrecho será el haz de radiación.
Siguiendo con la analogía de las fuentes de luz, una bombilla desnuda será capaz de iluminar un objeto a una determinada distancia. Si en lugar de utilizar esa bombilla desnuda la ubicamos delante de un reflector (por ejemplo un flexo), podremos iluminar más ese objeto, pero a cambio de dejar a oscuras el resto del espacio. Si utilizamos un foco de calidad, con un reflector parabólico, podemos concentrar mucho más el haz de luz de la bombilla (más “ganancia”), iluminando mejor el objeto, pero a cambio de tener que enfocar con precisión el foco hacia el objeto.
Volviendo a las antenas, si utilizamos una antena patch de ganancia moderada (8dB), la radiación se concentrará en un haz de aproximadamente 60º, permitiéndonos cubrir una amplia zona de vuelo. Si queremos tener más ganancia, para aumentar la distancia de vuelo, y utilizamos por ejemplo una antena parabólica de 24dB, el ancho de haz será de solamente 8º, implicando que tenemos que mantener la antena perfectamente enfocada hacia el avión. La siguiente figura representa las zonas de vuelo con cada una de estas antenas de ejemplo:
Para comprender el diagrama de radiación de una antena, lo más intuitivo es utilizar una representación tridimensional del mismo:
No obstante, normalmente en la descripción de una antena encontraremos con mayor frecuencia una representación polar del diagrama de radiación. Esto no es más que realizar dos “cortes” en el plano horizontal y en el plano vertical a la representación 3D:
Por otro lado, y para poder medir con mayor precisión la ganancia de la antena en una determinada dirección, a veces se utiliza la representación cartesiana. Consiste simplemente en “desenrollar” la representación polar:
Asociado al diagrama de radiación nos encontramos con el concepto de haz. Se refiere a la zona del espacio desde/hacia la que se puede utilizar la antena, y se define como la zona donde la ganancia es superior a la ganancia máxima de la antena menos 3dB. O lo que es lo mismo, es la zona del espacio donde la antena emite al menos un 50% de la potencia máxima (que será la potencia emitida en la dirección de máxima ganancia).
Esto implica que mantener una buena orientación de la antena es fundamental, ya que podemos estar perdiendo hasta 3dB por el hecho de volar en los límites exteriores del haz en lugar de en su centro.