Теория антенн - ширина луча
В этой главе мы обсудим еще один важный фактор диаграммы направленности антенны, известный как beam width. В диаграмме направленности антенны главный лепесток - это главный луч антенны, по которому течет максимальная и постоянная энергия, излучаемая антенной.
Beam width- это угол раскрытия, откуда излучается большая часть мощности. Двумя основными соображениями относительно этой ширины луча являются ширина луча половинной мощности.(HPBW) и ширина первой нулевой балки (FNBW).
Ширина луча половинной мощности
Согласно стандартному определению, «угловое разделение, при котором величина диаграммы направленности уменьшается на 50% (или -3 дБ) от пика главного луча, является Half Power Beam Width. »
Другими словами, ширина луча - это область, в которой излучается большая часть мощности, то есть пиковая мощность. Half power beam width - угол, при котором относительная мощность составляет более 50% пиковой мощности в эффективном излучаемом поле антенны.
Индикация HPBW
Когда между исходной точкой диаграммы направленности и точками половинной мощности на главном лепестке с обеих сторон проводится линия, угол между этими двумя векторами обозначается как HPBW, ширина луча половинной мощности. Это можно хорошо понять с помощью следующей диаграммы.
На рисунке показаны точки половинной мощности на большом лепестке и HPBW.
Математическое выражение
Математическое выражение для ширины луча половинной мощности:
$$ Half \: power \: Beam \: with = 70 \ lambda _ {/ D} $$куда
$ \ lambda $ - длина волны (λ = 0,3 / частота).
D это диаметр.
Единицы
Единица HPBW - radians или degrees.
Ширина первой нулевой балки
Согласно стандартному определению, «угловой промежуток между первыми нулями диаграммы, примыкающими к главному лепестку, называется First Null Beam Width. »
Проще говоря, FNBW - это угловое разделение на расстоянии от главного луча, проведенное между нулевыми точками диаграммы направленности на его главном лепестке.
Индикация FNBW
Нарисуйте касательные с обеих сторон, начиная с начала диаграммы направленности, по касательной к основному лучу. Угол между этими двумя касательными известен как ширина первой нулевой балки.(FNBW).
Это можно лучше понять с помощью следующей диаграммы.
На изображении выше показаны ширина луча половинной мощности и ширина первого нулевого луча, отмеченные на диаграмме направленности вместе с малыми и большими лепестками.
Математическое выражение
Математическое выражение ширины первого нулевого луча:
$$ FNBW = 2 HPBW $$ $$ FNBW \: 2 \ left (70 \ lambda / D \ right) \: = 140 \ lambda / D $$куда
- $ \ lambda $ - длина волны (λ = 0,3 / частота).
- D - диаметр.
Единицы
Единица FNBW - radians или degrees.
Эффективная длина и эффективная площадь
Среди параметров антенны также важны эффективная длина и полезная площадь. Эти параметры помогают нам узнать о характеристиках антенны.
Эффективная длина
Антенна Эффективная длина используется для определения поляризационной эффективности антенны.
Definition- «The Effective length представляет собой отношение величины напряжения на открытых выводах 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.
Эффективная площадь
Definition - «Effective area это площадь приемной антенны, которая поглощает большую часть мощности от входящего волнового фронта, до общей площади антенны, которая подвергается воздействию волнового фронта ».
Вся площадь антенны во время приема противостоит падающим электромагнитным волнам, тогда как только некоторая часть антенны принимает сигнал, известный как effective area.
Используется только некоторая часть принятого волнового фронта, потому что некоторая часть волны рассеивается, а какая-то рассеивается в виде тепла. Следовательно, без учета потерь область, в которой используется максимальная мощность, полученная для фактической площади, может быть названа какeffective area.
Эффективная площадь обозначена $ A_ {eff} $.