ทฤษฎีเสาอากาศ - ความกว้างของลำแสง

ในบทนี้เราจะพูดถึงปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งในรูปแบบการแผ่รังสีของสายอากาศหรือที่เรียกว่า beam width. ในรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศกลีบหลักคือลำแสงหลักของเสาอากาศที่พลังงานสูงสุดและคงที่ที่แผ่กระจายโดยสายอากาศ

Beam widthคือมุมรูรับแสงจากจุดที่พลังงานส่วนใหญ่ถูกแผ่ออกไป ข้อพิจารณาหลักสองประการเกี่ยวกับความกว้างของลำแสงนี้คือ Half Power Beam Width(HPBW) และความกว้างของลำแสง Null แรก (FNBW).

ความกว้างของลำแสงครึ่งกำลัง

ตามคำจำกัดความมาตรฐาน "การแยกเชิงมุมซึ่งขนาดของรูปแบบการแผ่รังสีลดลง 50% (หรือ -3dB) จากจุดสูงสุดของลำแสงหลักคือ Half Power Beam Width.”

กล่าวอีกนัยหนึ่งความกว้างของลำแสงคือพื้นที่ที่พลังงานส่วนใหญ่ถูกแผ่ออกไปซึ่งเป็นพลังงานสูงสุด Half power beam width คือมุมที่กำลังสัมพัทธ์มากกว่า 50% ของกำลังสูงสุดในสนามการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศ

บ่งชี้ของ HPBW

เมื่อลากเส้นระหว่างจุดกำเนิดของรูปแบบการแผ่รังสีและจุดพลังครึ่งบนกลีบหลักทั้งสองด้านมุมระหว่างเวกเตอร์ทั้งสองจะถูกเรียกว่า HPBWความกว้างของลำแสงครึ่งหนึ่ง สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ดีด้วยความช่วยเหลือของแผนภาพต่อไปนี้

รูปแสดงจุดไฟครึ่งหนึ่งที่กลีบหลักและ HPBW

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์สำหรับความกว้างของคานกำลังครึ่งหนึ่งคือ -

$$ Half \: power \: Beam \: with = 70 \ lambda _ {/ D} $$

ที่ไหน

• $ \ lambda $ คือความยาวคลื่น (λ = 0.3 / ความถี่)

• D คือเส้นผ่านศูนย์กลาง

หน่วย

หน่วยของ HPBW คือ radians หรือ degrees.

ความกว้างของลำแสง Null แรก

ตามคำจำกัดความมาตรฐาน "ช่วงเชิงมุมระหว่างค่าว่างรูปแบบแรกที่อยู่ติดกับกลีบหลักเรียกว่า First Null Beam Width.”

FNBW คือการแยกเชิงมุมซึ่งยกมาจากลำแสงหลักซึ่งวาดระหว่างจุดว่างของรูปแบบการแผ่รังสีบนกลีบหลักของมัน

ข้อบ่งชี้ของ FNBW

วาดเส้นสัมผัสทั้งสองด้านโดยเริ่มจากจุดกำเนิดของรูปแบบการแผ่รังสีสัมผัสกับลำแสงหลัก มุมระหว่างเส้นสัมผัสทั้งสองนี้เรียกว่า First Null Beam Width(FNBW).

สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ดีขึ้นด้วยความช่วยเหลือของแผนภาพต่อไปนี้

ภาพด้านบนแสดงความกว้างของลำแสงกำลังครึ่งและความกว้างของลำแสงว่างแรกซึ่งทำเครื่องหมายในรูปแบบการแผ่รังสีพร้อมกับแฉกเล็กและใหญ่

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของ First Null Beam Width คือ

$$ FNBW = 2 HPBW $$ $$ FNBW \: 2 \ left (70 \ lambda / D \ right) \: = 140 \ lambda / D $$

ที่ไหน

• $ \ lambda $ คือความยาวคลื่น (λ = 0.3 / ความถี่)
• D คือเส้นผ่านศูนย์กลาง

หน่วย

หน่วยของ FNBW คือ radians หรือ degrees.

ความยาวที่มีประสิทธิภาพและพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพ

ในบรรดาพารามิเตอร์เสาอากาศความยาวที่มีประสิทธิภาพและพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพก็มีความสำคัญเช่นกัน พารามิเตอร์เหล่านี้ช่วยให้เราทราบเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเสาอากาศ

ความยาวที่มีประสิทธิภาพ

ความยาวของเสาอากาศใช้เพื่อกำหนดประสิทธิภาพการโพลาไรซ์ของเสาอากาศ

Definition-“ Effective length คืออัตราส่วนของขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเปิดของเสาอากาศรับกับขนาดของความแรงสนามของด้านหน้าคลื่นตกกระทบในทิศทางเดียวกันของโพลาไรซ์ของเสาอากาศ”

เมื่อคลื่นตกกระทบมาถึงขั้วอินพุตของเสาอากาศคลื่นนี้จะมีความแรงของสนามซึ่งขนาดจะขึ้นอยู่กับโพลาไรซ์ของเสาอากาศ โพลาไรซ์นี้ควรตรงกับขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วรับ

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์สำหรับความยาวที่มีประสิทธิภาพคือ -

$$ l_ {e} = \ frac {V_ {oc}} {E_ {i}} $$

ที่ไหน

• $ l_ {e} $ คือความยาวจริง

• $ V_ {oc} $ คือแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด

• $ E_ {i} $ คือความแรงของสนามของคลื่นที่ตกกระทบ

พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพ

Definition -“Effective area คือพื้นที่ของเสาอากาศรับซึ่งดูดพลังงานส่วนใหญ่จากด้านหน้าคลื่นที่เข้ามาไปยังพื้นที่ทั้งหมดของเสาอากาศซึ่งสัมผัสกับคลื่นด้านหน้า”

พื้นที่ทั้งหมดของเสาอากาศในขณะที่รับจะเผชิญหน้ากับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เข้ามาในขณะที่มีเพียงบางส่วนของเสาอากาศเท่านั้นที่รับสัญญาณหรือที่เรียกว่า effective area.

ใช้เพียงบางส่วนของหน้าคลื่นที่ได้รับเนื่องจากคลื่นบางส่วนกระจัดกระจายในขณะที่บางส่วนกระจายไปเป็นความร้อน ดังนั้นหากไม่คำนึงถึงความสูญเสียพื้นที่ซึ่งใช้พลังงานสูงสุดที่ได้รับไปยังพื้นที่จริงจึงสามารถเรียกได้ว่าเป็นeffective area.

พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพแสดงด้วย $ A_ {eff} $