Antennentheorie - Strahlungsmuster
Strahlung ist der Begriff, der verwendet wird, um die Emission oder den Empfang der Wellenfront an der Antenne unter Angabe ihrer Stärke darzustellen. In jeder Abbildung ist die Skizze, die gezeichnet wird, um die Strahlung einer Antenne darzustellen, ihreradiation pattern. Man kann die Funktion und Richtwirkung einer Antenne einfach verstehen, indem man sich ihr Strahlungsmuster ansieht.
Die von der Antenne abgestrahlte Leistung wirkt sich im Nah- und Fernfeldbereich aus.
Grafisch kann Strahlung als Funktion von aufgetragen werden angular position und radial distance von der Antenne.
Dies ist eine mathematische Funktion der Strahlungseigenschaften der Antenne, dargestellt als Funktion der sphärischen Koordinaten E (θ, Ø) und H (θ, Ø).
Strahlungsmuster
Die von einer Antenne abgestrahlte Energie wird durch die dargestellt Radiation patternder Antenne. Strahlungsmuster sind schematische Darstellungen der Verteilung der abgestrahlten Energie in den Raum als Funktion der Richtung.
Betrachten wir das Muster der Energiestrahlung.
Die obige Abbildung zeigt das Strahlungsmuster einer Dipolantenne. Die abgestrahlte Energie wird durch die in eine bestimmte Richtung gezeichneten Muster dargestellt. Die Pfeile repräsentieren Strahlungsrichtungen.
Die Strahlungsmuster können Feldmuster oder Leistungsmuster sein.
Das field patternssind als Funktion von elektrischen und magnetischen Feldern aufgetragen. Sie sind logarithmisch aufgetragen.
Das power patternssind als Funktion des Quadrats der Größe der elektrischen und magnetischen Felder aufgetragen. Sie sind logarithmisch oder üblicherweise auf dB-Skala aufgetragen.
Strahlungsmuster in 3D
Das Strahlungsmuster ist eine dreidimensionale Figur und wird in sphärischen Koordinaten (r, θ, Φ) dargestellt, wobei sein Ursprung im Zentrum des sphärischen Koordinatensystems angenommen wird. Es sieht aus wie in der folgenden Abbildung -
Die angegebene Figur ist ein dreidimensionales Strahlungsmuster für eine Omni directional pattern. Dies zeigt deutlich die drei Koordinaten (x, y, z).
Strahlungsmuster in 2D
Ein zweidimensionales Muster kann aus einem dreidimensionalen Muster erhalten werden, indem es in horizontale und vertikale Ebenen unterteilt wird. Diese resultierenden Muster sind bekannt alsHorizontal pattern und Vertical pattern beziehungsweise.
Die Figuren zeigen das omnidirektionale Strahlungsmuster in H- und V-Ebenen, wie oben erläutert. Die H-Ebene repräsentiert das horizontale Muster, während die V-Ebene das vertikale Muster repräsentiert.
Lappenbildung
Bei der Darstellung des Strahlungsmusters stoßen wir häufig auf verschiedene Formen, die die Haupt- und Nebenstrahlungsbereiche angeben, durch die die radiation efficiency der Antenne ist bekannt.
Betrachten Sie zum besseren Verständnis die folgende Abbildung, die das Strahlungsmuster einer Dipolantenne darstellt.
Hier hat das Strahlungsmuster Hauptkeule, Nebenkeule und Rückkeule.
Der größte Teil des abgestrahlten Feldes, das eine größere Fläche abdeckt, ist das main lobe oder major lobe. Dies ist der Teil, in dem maximale Strahlungsenergie vorhanden ist. Die Richtung dieser Keule gibt die Richtwirkung der Antenne an.
Die anderen Teile des Musters, in denen die Strahlung seitlich verteilt ist, sind bekannt als side lobes oder minor lobes. Dies sind die Bereiche, in denen Strom verschwendet wird.
Es gibt einen anderen Lappen, der genau der Richtung des Hauptlappens entgegengesetzt ist. Es ist bekannt alsback lobe, das ist auch ein kleiner Lappen. Auch hier wird viel Energie verschwendet.
Beispiel
Wenn die in Radarsystemen verwendeten Antennen Nebenkeulen erzeugen, wird die Zielverfolgung sehr schwierig. Dies liegt daran, dass durch diese Nebenkeulen falsche Ziele angezeigt werden. Es ist chaotisch, die echten aufzuspüren und die falschen zu identifizieren. Daher,elimination von diesen side lobes Dies ist ein Muss, um die Leistung zu verbessern und Energie zu sparen.
Abhilfe
Die abgestrahlte Energie, die in solchen Formen verschwendet wird, muss genutzt werden. Wenn diese Nebenkeulen eliminiert werden und diese Energie in eine Richtung (dh in Richtung der Hauptkeule) umgeleitet wird, dann ist diedirectivity der Antenne wird erhöht, was zu einer besseren Leistung der Antenne führt.
Arten von Strahlungsmustern
Die gängigen Arten von Strahlungsmustern sind -
Omnidirektionales Muster (auch als ungerichtetes Muster bezeichnet): Das Muster hat in der dreidimensionalen Ansicht normalerweise eine Donutform. In der zweidimensionalen Ansicht bildet es jedoch ein Achtermuster.
Bleistiftstrahlmuster - Der Strahl hat ein scharfes, richtungsweisendes Bleistiftmuster.
Fächerstrahlmuster - Der Strahl hat ein fächerförmiges Muster.
Geformtes Strahlmuster - Der Strahl, der ungleichmäßig und musterlos ist, wird als geformter Strahl bezeichnet.
Ein Bezugspunkt für alle diese Strahlungsarten ist die isotrope Strahlung. Es ist wichtig, die isotrope Strahlung zu berücksichtigen, obwohl sie unpraktisch ist.