Se dibuja un patrón de radiación de antena en un gráfico polar o rectangular para evaluar las interacciones de energía de los componentes de las antenas, que están diseñadas para transmitir o recibir un campo electromagnético (EM) a través de la interacción con una corriente alterna. La frecuencia y la polarización se trazan en un plano espacial, utilizando decibelios (dB) como unidad de medida. Las interacciones entre estos elementos crean muchos patrones geométricos diferentes que se emiten alrededor de diferentes tipos de antenas. Los gráficos revelan sus capacidades específicas de transmisión y recepción y la intensidad de campo relativa.
Los factores que afectan el patrón de radiación de la antena pueden incluir la impedancia de entrada, medida con un analizador de redes vectoriales (VNA) o un medidor de relación de ondas estacionarias (SWR). El ancho de banda, la eficiencia, el acimut y la elevación completan el análisis del patrón en el campo. Al girar la antena 360 grados en los planos horizontal y vertical, se puede construir un diagrama polar del patrón de radiación EM.
Estos dispositivos aéreos se diseñan típicamente para una frecuencia y uso particular, en ubicaciones solitarias o agrupadas. Diferentes longitudes se aproximan a múltiplos o divisores de una frecuencia objetivo. Transmiten y reciben información electrónica codificada en frecuencias EM, como en las comunicaciones por radio o televisión.
Ningún diagrama de radiación de antena transmite por igual en todas las direcciones. Las antenas isotrópicas teóricas tienen patrones que son perfectamente esféricos; no direccionales, estos modelos se utilizan solo como base de comparación para calcular la ganancia de una antena. Las antenas omnidireccionales exhiben patrones simétricos. Las polarizaciones en las frecuencias crean campos simétricos: lóbulos y espacios nulos, que se extienden desde el eje de la antena.
Las antenas simétricas monopolo y dipolo exhiben un patrón de radiación de antena igualmente simétrico, debido a la radiación que emite fuera de fase en ciertos ángulos, donde llega a cero. El eje de máxima radiación viaja a través de un lóbulo principal, mientras que los lóbulos menores o laterales se extienden en otras direcciones. Un lóbulo que se extiende opuesto al eje del haz del lóbulo principal se llama lóbulo posterior.
Los gráficos revelan que cuanto más lejos del eje se extiende un patrón, más fuerza posee la longitud de onda. Estos se representan en forma impresa como secciones transversales bidimensionales. El diagrama de radiación de una antena se puede mostrar en tres dimensiones utilizando modelos gráficos por computadora.
La directividad se refiere a si se debe apuntar una antena. Las antenas de televisión por satélite tienen directividad, pero las antenas de teléfonos móviles no. Las antenas de varilla dan servicio a radios y teléfonos celulares. Las antenas Yagi son dipolos de media longitud de onda que se utilizan para frecuencias superiores a 10 megahercios (MHz); estos realizan funciones en Citizens Band (CB), radioaficionados y recepción de televisión.
Las antenas de apertura son transceptores de microondas formados en discos, platos y matrices rectangulares, como se ve en las torres de telefonía celular. El patrón de radiación de la antena aparece como un toro o cuerno alrededor del eje del haz. Otros pueden incluir helicoidales, cónicos, parabólicos y más; existen docenas de otros tipos y patrones de antenas en numerosas variaciones geométricas.