Теория антенн — луч и поляризация

В этой главе рассматриваются параметры излучаемого луча антенны. Эти параметры помогают нам узнать характеристики луча.

Площадь луча

Согласно стандартному определению, «площадь луча — это телесный угол, через который будет излучаться вся мощность, излучаемая антенной, если P (θ, Ø) сохранит свое максимальное значение в течение Ω _A и в других местах будет равно нулю».

Излучаемый луч антенны выходит под углом к ​​антенне, известным как телесный угол, где интенсивность излучения мощности максимальна. Этот телесный угол пучка называется площадью пучка . Он представлен Ω _A.

Интенсивность излучения P (θ, Ø) должна поддерживаться постоянной и максимальной по всему углу телесного пучка Ω _A , при этом ее значение в других местах равно нулю.

Power radiated=P( theta, Phi) OmegaAватт $$Power \ radiated = P (\ theta, \ Phi) \ Omega_ {A} \: ватт$$

Угол пучка представляет собой набор углов между точками половинной мощности основного лепестка.

Математическое выражение

Математическое выражение для площади луча

$$\ Omega_ {A} = \ int_ {0} ^ {2 \ pi} \ int_ {0} ^ {\ pi} P _ {\ pi} (\ theta, \ Phi) d \ Omega \ wattts$$ $$d \ Omega = \ sin \ theta \ d \ theta \ d \ Phi \ watts$$

куда

• $\ Omega_ {A}$ — угол телесного луча.
• $\ theta$ является функцией углового положения.
• $\ Phi$ — функция радиального расстояния.

Единицы

Единица площади луча — Вт .

Эффективность луча

Согласно стандартному определению « Эффективность луча определяет отношение площади луча основного луча к общей излучаемой площади луча».

Энергия, излучаемая антенной, проецируется в соответствии с направленностью антенны. Направление, в котором антенна излучает больше энергии, имеет максимальную эффективность, в то время как часть энергии теряется в боковых лепестках. Максимальная энергия, излучаемая пучком с минимальными потерями, может быть названа эффективностью пучка .

Математическое выражение

Математическое выражение для эффективности пучка —

$$\ eta_ {B} = \ frac {\ Omega_ {MB}} {\ Omega_ {A}}$$

Куда,

• $\ eta_ {B}$ — эффективность пучка.
• $\ Omega_ {MB}$ — площадь основного луча.
• $\ Omega_ {A}$ — полный угол телесного луча (площадь луча).

Поляризация антенны

Антенна может быть поляризована в зависимости от наших требований. Он может быть линейно поляризованным или циркулярно поляризованным. Тип поляризации антенны определяет форму луча и поляризацию при приеме или передаче.

Линейная поляризация

Когда волна передается или принимается, это может быть сделано в разных направлениях. Линейная поляризация антенны помогает поддерживать волну в определенном направлении, избегая всех других направлений. Хотя эта линейная поляризация используется, вектор электрического поля остается в одной плоскости. Следовательно, мы используем эту линейную поляризацию для улучшения направленности антенны.

Круговая поляризация

Когда волна поляризована по кругу, вектор электрического поля оказывается повернутым, причем все его компоненты теряют ориентацию. Режим вращения также может быть разным. Однако благодаря использованию круговой поляризации эффект многолучевого распространения уменьшается и, следовательно, он используется в спутниковой связи, такой как GPS .

Горизонтальная поляризация

Горизонтальная поляризация делает волну слабой, так как отражения от земной поверхности влияют на нее. Они обычно слабы на низких частотах ниже 1 ГГц. Горизонтальная поляризация используется при передаче телевизионных сигналов для достижения лучшего отношения сигнал / шум.

Вертикальная поляризация

Низкочастотные вертикально поляризованные волны выгодны для передачи наземных волн. На них не влияют поверхностные отражения, подобные горизонтально поляризованным. Следовательно, вертикальная поляризация используется для мобильной связи .

Каждый тип поляризации имеет свои преимущества и недостатки. Разработчик радиочастотной системы может выбрать тип поляризации в соответствии с требованиями системы.