Теория антенн - диаграмма направленности
Излучение - это термин, используемый для обозначения излучения или приема волнового фронта на антенне с указанием его силы. На любой иллюстрации рисунок, изображающий излучение антенны, является ееradiation pattern. Можно просто понять функцию и направленность антенны, взглянув на ее диаграмму направленности.
Мощность, излучаемая антенной, влияет на ближнюю и дальнюю области поля.
Графически излучение можно изобразить как функцию angular position а также radial distance от антенны.
Это математическая функция свойств излучения антенны, представленная как функция сферических координат E (θ, Ø) и H (θ, Ø).
Диаграмма излучения
Энергия, излучаемая антенной, представлена Radiation patternантенны. Диаграммы излучения - это схематические изображения распределения излучаемой энергии в пространстве в зависимости от направления.
Давайте посмотрим на картину излучения энергии.
На приведенном выше рисунке показана диаграмма направленности дипольной антенны. Излучаемая энергия представлена узорами, нарисованными в определенном направлении. Стрелки обозначают направления излучения.
Диаграммы излучения могут быть диаграммами полей или диаграммами мощности.
В field patternsпостроены как функция электрического и магнитного полей. Они нанесены на график в логарифмическом масштабе.
В power patternsпостроены как функция квадрата величины электрического и магнитного полей. Они отображаются в логарифмической шкале или обычно в дБ.
Диаграмма излучения в 3D
Диаграмма направленности представляет собой трехмерную фигуру и представлена в сферических координатах (r, θ, Φ), предполагая ее начало в центре сферической системы координат. Это похоже на следующий рисунок -
Данный рисунок представляет собой трехмерную диаграмму направленности для Omni directional pattern. Это ясно указывает на три координаты (x, y, z).
Диаграмма направленности в 2D
Двумерный узор можно получить из трехмерного узора, разделив его на горизонтальную и вертикальную плоскости. Эти результирующие шаблоны известны какHorizontal pattern а также Vertical pattern соответственно.
На рисунках показана всенаправленная диаграмма направленности излучения в плоскостях H и V, как описано выше. H-плоскость представляет собой горизонтальный узор, а V-плоскость представляет собой вертикальный узор.
Формирование долей
При представлении диаграммы направленности мы часто сталкиваемся с разными формами, которые обозначают основные и второстепенные области излучения, по которым radiation efficiency антенны известно.
Чтобы лучше понять, рассмотрите следующий рисунок, который представляет диаграмму направленности дипольной антенны.
Здесь диаграмма направленности имеет главный лепесток, боковые лепестки и задний лепесток.
Основную часть излучаемого поля, которая покрывает большую площадь, составляет main lobe или major lobe. Это та часть, где существует максимальная излучаемая энергия. Направление этого лепестка указывает направленность антенны.
Другие части схемы, где излучение распространяется по бокам, известны как side lobes или minor lobes. Это те области, где зря тратится энергия.
Есть еще один лепесток, который прямо противоположен направлению главного лепестка. Он известен какback lobe, который также является малой долей. Даже здесь тратится значительное количество энергии.
пример
Если антенны, используемые в радиолокационных системах, создают боковые лепестки, отслеживание цели становится очень трудным. Это потому, что эти боковые лепестки указывают на ложные цели. Беспорядочно отследить настоящие и выявить фальшивые. Следовательно,elimination из этих side lobes это необходимо для повышения производительности и экономии энергии.
Средство правовой защиты
Излучаемую энергию, которая тратится впустую в таких формах, необходимо использовать. Если эти второстепенные лепестки исключить и эта энергия будет отклонена в одном направлении (то есть в сторону большого лепестка), тогдаdirectivity антенны увеличивается, что приводит к лучшей работе антенны.
Типы диаграмм направленности
Распространенные типы диаграмм направленности:
Всенаправленный узор (также называемый ненаправленным рисунком): узор обычно имеет форму пончика в трехмерном виде. Однако в двухмерном представлении он образует узор в виде восьмерки.
Рисунок карандашного луча - луч имеет четкий направленный рисунок в форме карандаша.
Веерный рисунок - луч имеет веерный рисунок.
Формованная диаграмма направленности. Луч, который является неоднородным и не имеет узора, известен как профилированный луч.
Ориентиром для всех этих типов излучения является изотропное излучение. Важно учитывать изотропное излучение, даже если это непрактично.