Теория антенн — ширина луча

В этой главе мы обсудим еще один важный фактор в диаграмме направленности антенны, известный как ширина луча . В диаграмме направленности антенны основным лепестком является главный луч антенны, в котором течет максимальная и постоянная энергия, излучаемая антенной.

Ширина луча — это угол раскрытия, от которого излучается большая часть мощности. Двумя основными соображениями этой ширины луча являются ширина луча половинной мощности (HPBW) и ширина первого нулевого луча (FNBW) .

Ширина луча половинной мощности

Согласно стандартному определению, «угловое расстояние, при котором величина диаграммы направленности уменьшается на 50% (или -3 дБ) от пика основного луча, представляет собой ширину луча половинной мощности ».

Другими словами, ширина луча — это область, где излучается большая часть мощности, то есть пиковая мощность. Половина ширины луча мощности — это угол, в котором относительная мощность составляет более 50% пиковой мощности в эффективном излучаемом поле антенны.

Индикация HPBW

Когда проводится линия между источником диаграммы направленности и точками половинной мощности на главном лепестке с обеих сторон, угол между этими двумя векторами обозначается как HPBW , ширина луча половинной мощности. Это можно понять с помощью следующей диаграммы.

На рисунке показаны точки половинной мощности на главном лепестке и HPBW.

Математическое выражение

Математическое выражение для половины ширины луча мощности —

HalfpowerBeamwith=70 lambda/D $$Half \: power \: Beam \: with = 70 \ lambda _ {/ D}$$

куда

• $\ lambda$ — длина волны (λ = 0,3 / частота).

• D — диаметр

$\ lambda$ — длина волны (λ = 0,3 / частота).

D — диаметр

Единицы

Единица HPBW — радианы или градусы .

Первая нулевая ширина луча

Согласно стандартному определению, «угловой промежуток между нулевыми значениями первого шаблона, смежными с основным лепестком, называется шириной первого нулевого луча ».

Проще говоря, FNBW — это угловое расстояние, указанное вдали от основного луча, которое проведено между нулевыми точками диаграммы направленности на его главном лепестке.

Индикация FNBW

Нарисуйте касательные с обеих сторон, начиная с начала диаграммы направленности, касательной к главному лучу. Угол между этими двумя касательными известен как ширина первого нулевого луча (FNBW) .

Это может быть лучше понято с помощью следующей диаграммы.

На изображении выше показана ширина луча половинной мощности и ширина первого нулевого луча, отмеченные на диаграмме направленности наряду с малыми и основными лепестками.

Математическое выражение

Математическое выражение первой нулевой ширины луча

$$FNBW = 2 HPBW$$ FNBW2 left(70 lambda/D right)=140 lambda/D $$FNBW \: 2 \ left (70 \ lambda / D \ right) \: = 140 \ lambda / D$$

куда

• $\ lambda$ — длина волны (λ = 0,3 / частота).
• D — диаметр

Единицы

Единица FNBW — радианы или градусы .

Эффективная длина и эффективная площадь

Среди параметров антенны также важны эффективная длина и эффективная площадь. Эти параметры помогают нам узнать о производительности антенны.

Эффективная длина

Эффективная длина антенны используется для определения эффективности поляризации антенны.

Определение — « Эффективная длина — это отношение величины напряжения на открытых клеммах приемной антенны к величине напряженности поля фронта падающей волны в том же направлении поляризации антенны».

Когда падающая волна достигает входных клемм антенны, эта волна имеет некоторую напряженность поля, величина которой зависит от поляризации антенны. Эта поляризация должна соответствовать величине напряжения на клеммах приемника.

Математическое выражение

Математическое выражение для эффективной длины —

$$l_ {e} = \ frac {V_ {oc}} {E_ {i}}$$

куда

• $l_ {e}$ — эффективная длина.

• $V_ {oc}$ — напряжение холостого хода.

• $E_ {i}$ — напряженность поля падающей волны.

$l_ {e}$ — эффективная длина.

$V_ {oc}$ — напряжение холостого хода.

$E_ {i}$ — напряженность поля падающей волны.

Эффективная площадь

Определение — « Эффективная зона — это площадь приемной антенны, которая поглощает большую часть мощности от фронта входящей волны до общей площади антенны, которая подвергается воздействию фронта волны».

Вся область антенны во время приема противостоит поступающим электромагнитным волнам, тогда как только некоторая часть антенны получает сигнал, известный как эффективная зона .

Используется только некоторая часть фронта принятой волны, потому что некоторая часть волны рассеивается, а другая рассеивается в виде тепла. Следовательно, без учета потерь область, которая использует максимальную мощность, полученную для фактической области, может быть названа эффективной зоной .

Эффективная площадь представлена ​​$A_ {eff}$.