Antennentheorie - Strahlbreite
In diesem Kapitel werden wir einen weiteren wichtigen Faktor im Strahlungsmuster einer Antenne diskutieren, bekannt als beam width. Im Strahlungsmuster einer Antenne ist die Hauptkeule der Hauptstrahl der Antenne, in dem die von der Antenne abgestrahlte maximale und konstante Energie fließt.
Beam widthist der Öffnungswinkel, von dem aus der größte Teil der Leistung abgestrahlt wird. Die beiden Hauptüberlegungen dieser Strahlbreite sind die Strahlbreite mit halber Leistung(HPBW) und erste Nullstrahlbreite (FNBW).
Strahlbreite mit halber Leistung
Gemäß der Standarddefinition ist „der Winkelabstand, bei dem die Größe des Strahlungsmusters um 50% (oder -3 dB) von der Spitze des Hauptstrahls abnimmt, die Half Power Beam Width. ”
Mit anderen Worten, die Strahlbreite ist der Bereich, in dem der größte Teil der Leistung abgestrahlt wird, dh die Spitzenleistung. Half power beam width ist der Winkel, in dem die relative Leistung im effektiven Strahlungsfeld der Antenne mehr als 50% der Spitzenleistung beträgt.
Anzeige von HPBW
Wenn eine Linie zwischen dem Ursprung des Strahlungsmusters und den halben Leistungspunkten auf der Hauptkeule auf beiden Seiten gezogen wird, wird der Winkel zwischen diesen beiden Vektoren als bezeichnet HPBW, halbe Strahlbreite. Dies kann anhand des folgenden Diagramms gut verstanden werden.
Die Abbildung zeigt Punkte mit halber Leistung auf der Hauptkeule und dem HPBW.
Mathematischer Ausdruck
Der mathematische Ausdruck für die Strahlbreite mit halber Leistung lautet -
$$ Half \: power \: Beam \: with = 70 \ lambda _ {/ D} $$Wo
$ \ lambda $ ist die Wellenlänge (λ = 0,3 / Frequenz).
D ist Durchmesser.
Einheiten
Die Einheit von HPBW ist radians oder degrees.
Erste Nullstrahlbreite
Gemäß der Standarddefinition wird „Die Winkelspanne zwischen den ersten Musternullstellen neben der Hauptkeule als bezeichnet First Null Beam Width. ”
FNBW ist einfach der Winkelabstand, der vom Hauptstrahl weg zitiert wird, der zwischen den Nullpunkten des Strahlungsmusters auf seiner Hauptkeule gezogen wird.
Angabe der FNBW
Zeichnen Sie auf beiden Seiten Tangenten, beginnend mit dem Ursprung des Strahlungsmusters, tangential zum Hauptstrahl. Der Winkel zwischen diesen beiden Tangenten wird als erste Nullstrahlbreite bezeichnet(FNBW).
Dies kann anhand des folgenden Diagramms besser verstanden werden.
Das obige Bild zeigt die halbe Strahlbreite und die erste Nullstrahlbreite, die in einem Strahlungsmuster zusammen mit kleinen und großen Keulen markiert sind.
Mathematischer Ausdruck
Der mathematische Ausdruck der ersten Nullstrahlbreite ist
$$ FNBW = 2 HPBW $$ $$ FNBW \: 2 \ left (70 \ lambda / D \ right) \: = 140 \ lambda / D $$Wo
- $ \ lambda $ ist die Wellenlänge (λ = 0,3 / Frequenz).
- D ist Durchmesser.
Einheiten
Die Einheit der FNBW ist radians oder degrees.
Effektive Länge und effektive Fläche
Unter den Antennenparametern sind auch die effektive Länge und die effektive Fläche wichtig. Diese Parameter helfen uns, die Leistung der Antenne zu ermitteln.
Effektive Länge
Antenne Die effektive Länge wird verwendet, um die Polarisationseffizienz der Antenne zu bestimmen.
Definition- „Die Effective length ist das Verhältnis der Größe der Spannung an den offenen Anschlüssen der Empfangsantenne zur Größe der Feldstärke der einfallenden Wellenfront in derselben Richtung der Antennenpolarisation. “
Wenn eine einfallende Welle an den Eingangsanschlüssen der Antenne ankommt, hat diese Welle eine gewisse Feldstärke, deren Größe von der Polarisation der Antenne abhängt. Diese Polarisation sollte mit der Größe der Spannung an den Empfängerklemmen übereinstimmen.
Mathematischer Ausdruck
Der mathematische Ausdruck für die effektive Länge lautet -
$$ l_ {e} = \ frac {V_ {oc}} {E_ {i}} $$Wo
$ l_ {e} $ ist die effektive Länge.
$ V_ {oc} $ ist die Leerlaufspannung.
$ E_ {i} $ ist die Feldstärke der einfallenden Welle.
Effektiver Bereich
Definition - “Effective area ist der Bereich der Empfangsantenne, der den größten Teil der Leistung von der einfallenden Wellenfront bis zur Gesamtfläche der Antenne absorbiert, die der Wellenfront ausgesetzt ist. “
Der gesamte Bereich einer Antenne ist während des Empfangs den einfallenden elektromagnetischen Wellen ausgesetzt, während nur ein Teil der Antenne das als "bekannt" bezeichnete Signal empfängt effective area.
Nur ein Teil der empfangenen Wellenfront wird genutzt, da ein Teil der Welle gestreut wird, während ein Teil als Wärme abgeführt wird. Ohne Berücksichtigung der Verluste kann daher die Fläche, die die maximale Leistung nutzt, die für die tatsächliche Fläche erhalten wird, als bezeichnet werdeneffective area.
Der effektive Bereich wird durch $ A_ {eff} $ dargestellt.