Antennentheorie - Strahl und Polarisation
Dieses Kapitel befasst sich mit den Parametern des Strahlungsstrahls der Antenne. Diese Parameter helfen uns, die Strahlspezifikationen zu kennen.
Strahlfläche
Gemäß der Standarddefinition ist „die Strahlfläche der Raumwinkel, durch den die gesamte von der Antenne abgestrahlte Leistung strömen würde, wenn P (θ, Ø) seinen Maximalwert über Ω A beibehalten würde und an anderer Stelle Null wäre.“
Der abgestrahlte Strahl der Antenne tritt aus einem Winkel an der Antenne aus, der als Raumwinkel bezeichnet wird und in dem die Intensität der Leistungsstrahlung maximal ist. Diessolid beam angle wird als die bezeichnet beam area. Es wird vertreten durchΩA.
Die Strahlungsintensität P (θ, Ø) sollte über den gesamten Raumstrahlwinkel Ω A konstant und maximal gehalten werden , wobei ihr Wert an anderer Stelle Null ist.
$$ Leistung \ abgestrahlt = P (\ Theta, \ Phi) \ Omega_ {A} \: Watt $$Der Abstrahlwinkel ist eine Reihe von Winkeln zwischen den halben Leistungspunkten der Hauptkeule.
Mathematischer Ausdruck
Der mathematische Ausdruck für die Strahlfläche ist
$$ \ Omega_ {A} = \ int_ {0} ^ {2 \ pi} \ int_ {0} ^ {\ pi} P _ {\ pi} (\ theta, \ Phi) d \ Omega \ wattts $$ $$ d \ Omega = \ sin \ theta \ d \ theta \ d \ Phi \ watts $$Wo
- $ \ Omega_ {A} $ ist der Raumstrahlwinkel.
- $ \ theta $ ist die Funktion der Winkelposition.
- $ \ Phi $ ist die Funktion des radialen Abstands.
Einheiten
Die Einheit der Strahlfläche ist watts.
Strahleneffizienz
Gemäß der Standarddefinition „The beam efficiency gibt das Verhältnis der Strahlfläche des Hauptstrahls zur gesamten abgestrahlten Strahlfläche an. “
Die Energie, die von einer Antenne abgestrahlt wird, wird gemäß der Richtwirkung der Antenne projiziert. Die Richtung, in die eine Antenne mehr Leistung ausstrahlt, hat einen maximalen Wirkungsgrad, während ein Teil der Energie in Nebenkeulen verloren geht. Die maximale Energie, die vom Strahl mit minimalen Verlusten abgestrahlt wird, kann als bezeichnet werdenbeam efficiency.
Mathematischer Ausdruck
Der mathematische Ausdruck für die Strahleneffizienz lautet -
$$ \ eta_ {B} = \ frac {\ Omega_ {MB}} {\ Omega_ {A}} $$Wo,
- $ \ eta_ {B} $ ist die Strahleneffizienz.
- $ \ Omega_ {MB} $ ist die Strahlfläche des Hauptstrahls.
- $ \ Omega_ {A} $ ist der gesamte Raumstrahlwinkel (Strahlfläche).
Antennenpolarisation
Eine Antenne kann je nach Anforderung polarisiert werden. Es kann linear polarisiert oder zirkular polarisiert sein. Die Art der Antennenpolarisation bestimmt das Muster des Strahls und die Polarisation beim Empfang oder Senden.
Lineare Polarisation
Wenn eine Welle gesendet oder empfangen wird, kann dies in verschiedene Richtungen erfolgen. Daslinear polarizationder Antenne hilft dabei, die Welle in einer bestimmten Richtung zu halten und alle anderen Richtungen zu vermeiden. Obwohl diese lineare Polarisation verwendet wird, bleibt der elektrische Feldvektor in derselben Ebene. Daher verwenden wir diese lineare Polarisation, um die zu verbesserndirectivity der Antenne.
Zirkulare Polarisation
Wenn eine Welle zirkular polarisiert ist, scheint der elektrische Feldvektor gedreht zu sein, wobei alle seine Komponenten die Orientierung verlieren. Die Rotationsart kann manchmal auch unterschiedlich sein. Jedoch mitcircular polarizationwird der Effekt von Multi-Path reduziert und wird daher in der Satellitenkommunikation wie z GPS.
Horizontale Polarisation
Die horizontale Polarisation macht die Welle schwach, da die Reflexionen von der Erdoberfläche sie beeinflussen. Sie sind normalerweise bei niedrigen Frequenzen unter 1 GHz schwach.Horizontal polarization wird bei der Übertragung von verwendet TV signals um ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.
Vertikale Polarisation
Die niederfrequenten vertikal polarisierten Wellen sind für die Grundwellenübertragung vorteilhaft. Diese werden von den Oberflächenreflexionen wie den horizontal polarisierten nicht beeinflusst. Daher dievertical polarization wird verwendet für mobile communications.
Jede Art der Polarisation hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Ein HF-Systemdesigner kann die Art der Polarisation entsprechend den Systemanforderungen frei wählen.