Mi határozza meg az oldallebenyek szintjét? Módszerek az oldallebenyek szintjének csökkentésére emitter rendszerekben. Az UBL hanyatlásának okai

A tükörantennák oldalsó lebenyeinek szintjének csökkentése fémcsíkok elhelyezésével a nyílásban

Akiki D, Biayneh V., Nassar E., Harmush A,

Notre Dame Egyetem, Tripoli, Libanon

Bevezetés

A növekvő mobilitás világában egyre nagyobb szükség van arra, hogy az emberek kapcsolatba lépjenek egymással és hozzáférjenek az információkhoz, függetlenül az információ helyétől vagy az egyéntől. Ezen megfontolások alapján nem tagadható, hogy a távközlés, nevezetesen a jelek távolságokon történő továbbítása sürgető szükség lenne. Követelmények a vezeték nélküli rendszerek tökéletességükhöz és mindenütt jelenlétükhöz fűződő kapcsolatok egyre hatékonyabb rendszerek kifejlesztésének szükségességéhez vezetnek. Egy rendszer fejlesztése során a fő kezdeti lépés az antennák fejlesztése, amelyek a jelenlegi és a jövőbeni rendszerek fő elemei vezeték nélküli kommunikáció. Ebben a szakaszban az antenna paramétereinek minőségének javításával a sugárzási mintázat oldallebenyeinek szintjének csökkenését értjük. Az oldallebenyek szintjének csökkentése természetesen nem érintheti a diagram fő lebenyét. Az oldalcsonk szintjének csökkentése azért kívánatos, mert a vevőként használt antennák esetében az oldalsó szárnyak sebezhetőbbé teszik a rendszert a szórt jelekkel szemben. Az adóantennákban az oldallebenyek csökkentik az információbiztonságot, mivel a jelet egy nem kívánt vevő fél fogadhatja. A fő nehézség az, hogy minél magasabb az oldallebeny szintje, annál nagyobb az interferencia valószínűsége a legmagasabb szintű oldallebeny irányában. Ezenkívül az oldallebenyek szintjének növelése azt jelenti, hogy a jel teljesítménye szükségtelenül eloszlik. Sok kutatást végeztek már (lásd például ), de ennek a cikknek az a célja, hogy áttekintse az egyszerűnek, hatékonynak és alacsony költségűnek bizonyult „csík pozicionálás” módszert. Bármilyen parabola antenna

Ezzel a módszerrel (1. ábra) fejleszthető vagy akár módosítható az antennák közötti interferencia csökkentése érdekében.

A vezető csíkokat azonban nagyon pontosan kell elhelyezni az oldalsó rés csökkentése érdekében. Ebben a cikkben a "csík pozicionálás" módszert kísérletekkel teszteljük.

A feladat leírása

A probléma a következőképpen fogalmazódik meg. Egy adott parabolaantennánál (1. ábra) csökkenteni kell az első oldallebeny szintjét. Az antenna sugárzási mintája nem más, mint az antenna apertúra gerjesztési függvényének Fourier-transzformációja.

ábrán. A 2. ábrán egy parabola antenna két diagramja látható - csíkok nélkül (folytonos vonal) és csíkokkal (*-gal jelölt vonal), amely azt szemlélteti, hogy csíkok használatakor az első oldallebeny szintje csökken, ugyanakkor a a főlebeny szintje is csökken, és a szint megváltoztatja a megmaradt szirmokat is. Ez azt mutatja, hogy a csíkok helyzete nagyon kritikus. A csíkokat úgy kell elhelyezni, hogy a fő lebeny szélessége fél teljesítménynél vagy az antenna erősítése észrevehetően ne változzon. A hátsó lebeny szintje sem változhat észrevehetően. A fennmaradó szirmok szintjének növekedése nem olyan jelentős, mivel ezeknek a szirmoknak a szintje általában sokkal könnyebben csökkenthető, mint az első oldallebenyek szintje. Ennek a növekedésnek azonban mérsékeltnek kell lennie. Emlékezzünk arra is, hogy az ábra. 2 illusztráció.

A fenti okok miatt a "csík pozicionálás" módszer alkalmazásakor a következőket kell szem előtt tartani: a csíkoknak fémnek kell lenniük ahhoz, hogy teljes mértékben tükrözzék az elektromos mezőt. Ebben az esetben a csíkok helyzete egyértelműen meghatározható. Jelenleg oldallebeny szintmérések

Rizs. 2. Antenna sugárzási mintázata csíkok nélkül (folyamatos)

és csíkokkal (

Rizs. 3. Elméleti normalizált sugárzási mintázat dB-ben

két módszert alkalmaznak - elméleti és kísérleti. Mindkét módszer kiegészíti egymást, de mivel bizonyítékaink a törés nélküli és csíkos antennák kísérleti diagramjainak összehasonlításán alapulnak, ebben az esetben A kísérleti módszert fogjuk alkalmazni.

A. Elméleti módszer. Ez a módszer a következőkből áll:

A vizsgált antenna elméleti sugárzási mintázatának (RP) meghatározása,

Ennek a mintának az oldallebenyeinek mérései.

A minta vehető az antenna műszaki dokumentációjából, vagy kiszámítható például a Ma1!ab programmal, vagy bármilyen más alkalmas programmal, a terepre ismert összefüggések felhasználásával.

A vizsgált antennaként a P2P-23-YHA tükörparabolaantennát használtuk. A DP elméleti értékét az egyenletes gerjesztésű kör alakú apertúra képletével kaptuk meg:

]ka2E0e іkg Jl (ka 8Іпв)

A mérések és számítások az E-síkban történtek. ábrán. A 3. ábra a normalizált sugárzási mintát mutatja a poláris koordináta-rendszerben.

B. Kísérleti módszer. A kísérleti módszerben két antennát kell használni:

A vizsgált vevőantenna,

Adó antenna.

A vizsgált antenna mintázatát annak elforgatásával és a térszint megfelelő pontosságú rögzítésével határozzuk meg. A pontosság növelése érdekében célszerű decibelben leolvasni.

B. Az oldallebenyek szintjének beállítása. Értelemszerűen az első oldalsó szirmok azok, amelyek legközelebb állnak a fő sziromhoz. Helyük rögzítéséhez meg kell mérni a szöget fokban vagy radiánban a fő sugárzás iránya és az első bal vagy jobb lebeny maximális sugárzási iránya között. A bal és jobb oldali lebeny irányának a minta szimmetriája miatt azonosnak kell lennie, de kísérleti mintában ez nem biztos, hogy így van. Ezután meg kell határoznia az oldallebenyek szélességét is. Úgy definiálható, mint az oldallebeny bal és jobb oldalán lévő nullák közötti különbség. Itt is szimmetriára kell számítani, de csak elméletileg. ábrán. Az 5. ábra az oldallebeny paramétereinek meghatározására vonatkozó kísérleti adatokat mutat be.

Méréssorozat eredményeként meghatározásra került a P2P-23-YXA antenna szalagjainak helyzete, melyeket az antenna szimmetriatengelyétől a szalaghoz mért távolság (1,20-1,36)^ határoz meg.

Az oldallebeny paramétereinek meghatározása után meghatározzuk a csíkok helyzetét. A megfelelő számításokat mind az elméleti, mind a kísérleti mintákra ugyanazzal a módszerrel végezzük, amelyet az alábbiakban ismertetünk és a 1. ábra szemléltet. 6.

A d konstans a parabola antenna szimmetriatengelye és a parabolatükör apertúrájának felületén lévő csík közötti távolság, amelyet a következő összefüggés határozza meg:

„d<Ф = ъ,

ahol d a kísérletileg mért távolság a tükör felületén lévő szimmetriaponttól a csíkig (5. ábra); 0 - a fő sugárzás iránya és az oldallebeny kísérletileg megállapított maximumának iránya közötti szög.

A C értékek tartományát a következő összefüggés határozza meg: c! = O/dv

az oldallebeny kezdetének és végének megfelelő 0 értékekhez (ami a minta nulláinak felel meg).

A C tartomány meghatározása után ezt a tartományt több értékre osztjuk, amelyek közül kísérletileg kiválasztjuk az optimális értéket

Rizs. 4. Kísérleti beállítás

Rizs. 5. Oldallebeny paraméterek kísérleti meghatározása Fig. 6. Csík elhelyezési módszer

Eredmények

A csíkok több pozícióját teszteltük. Ha a csíkokat távolabb helyeztük a főlebenytől, de a talált C tartományon belül, az eredmények javultak. ábrán. A 7. ábra két mintát mutat be csíkok nélkül és csíkokkal, ami egyértelműen mutatja az oldallebenyek szintjének csökkenését.

táblázatban Az 1. táblázat a mintázat összehasonlító paramétereit mutatja az oldallebenyek szintje, irányultsága és a főlebeny szélessége szempontjából.

Következtetés

Az oldallebenyek szintjének csökkenése csíkok használatakor - 23 dB-lel (az antenna oldallebenyeinek szintje csíkok nélkül -

12,43 dB). A fő szirom szélessége szinte változatlan marad. A tárgyalt módszer nagyon rugalmas, mivel bármilyen antennára alkalmazható.

Azonban bizonyos nehézséget jelent a többutas torzulások hatása, amelyek a talaj és a környező tárgyak befolyásával járnak a mintázatban, ami az oldallebenyek szintjének akár 22 dB-es változásához vezet.

A tárgyalt módszer egyszerű, olcsó és rövid időn belül elvégezhető. A következőkben megpróbálunk további csíkokat hozzáadni különböző pozíciókban, és megvizsgáljuk az abszorpciós csíkokat. Emellett a probléma elméleti elemzésére is sor kerül a geometriai diffrakcióelmélet módszerével.

Az antenna távoli sugárzási mintázata P2F-23-NXA lineáris magnitúdó – poláris diagram

Rizs. 7. DN antenna P2F-23-NXA csíkok nélkül és csíkokkal

Antenna összehasonlító paraméterek

Oldallebeny szint

Elméleti minta (Ma11a program) minta a műszaki dokumentáció szerint 18 dB 15 dB

Mért minta csíkok nélkül 12,43 dB

Mért minta csíkokkal Többútvonallal Többutas nélkül

A főlebeny szélessége D D fokban, dB

Elméleti DN (Ma^ab program) 16 161,45 22,07

DN a műszaki dokumentációhoz 16 161,45 22,07

Mért minta csíkok nélkül 14.210.475 23.23

Mért minta csíkokkal 14.210.475 23.23

Irodalom

1. Balanis. C Antenna elmélet. 3. kiadás Wiley 2005.

2. IEEE szabványos vizsgálati eljárások antennákhoz IEEE Std. 149 - 1965.

3. http://www.thefreedictionary.com/lobe

4. Searle AD., Humphrey AT. Alacsony oldalkaréjú reflektor antenna kialakítás. Antennas and Propagation, 10. nemzetközi konferencia (Conf. Publ. No. 436), 1. kötet, 1997. április 14-17. Oldalszám(ok):17-20.1. Letöltve 2008. január 26-án IEEE adatbázisokból.

5. Schrank H. Alacsony oldalkaréjú reflektorantennák. Antennas and Propagation Society Newsletter, IEEE 27. kötet, 2. szám, 1985. április Oldalszám(ok): 5–16. Letöltve 2008. január 26-án IEEE adatbázisokból.

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Sidelobe szint csökkentése a rugóstag alakjának javításával. Antennas and Propagation, IEEE Transactions on Volume 32, Issue 7, Jul 1984 Page(s):698 - 705. Letöltve 2008. január 26-án IEEE adatbázisokból.

7. D. C. Jenn és W. V. T. Rusch. "Alacsony oldalkaréjú reflektor kialakítás rezisztív felületekkel": IEEE Antennas Propagat., Soc./URSI Int. Symp. Dig., vol. Én, May

1990, p. 152. Letöltve 2008. január 26-án IEEE adatbázisokból.

8. D. C. Jenn és W. V. T. Rusch. "Alacsony oldalkaréjú reflektor szintézis és rezisztív felületeket használó tervezés" IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 39. o. 1372, szept.

1991. Letöltve 2008. január 26-án IEEE adatbázisokból.

9. Monk A.D. és Cjamlcoals P.J.B. Adaptív nullalakítás újrakonfigurálható reflektorantennával, IEEE Proc. H, 1995, 142, (3), pp. 220-224. Letöltve 2008. január 26-án IEEE adatbázisokból.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. A parabolikus reflektor oldalsó redukciója segédreflektorokkal. Antennák és terjedés, IEEE-tranzakciók bekapcsolva. 35. évfolyam, 12. szám, 1987. december Oldalszám(ok):1367-1374. Letöltve 2008. január 26-án IEEE adatbázisokból.

A mintázat (főlebeny) szélessége határozza meg a kibocsátott elektromágneses energia koncentrációjának mértékét.

A minta szélessége a két irány közötti és a főlebenyen belüli szög, amelyben az elektromágneses térerősség amplitúdója a maximális érték 0,707-es szintje (illetve a maximális teljesítménysűrűség értékének 0,5-e).

A minta szélességét a következőképpen jelöljük: 2θ 0,5 a minta szélessége teljesítményben 0,5 szinten; 2θ 0,707 - a minta szélessége az intenzitás szerint 0,707 szinten.

A fent látható E vagy H index a minta szélességét jelenti a megfelelő síkban: , . A 0,5-ös teljesítményszint 0,707-es térerősségnek vagy logaritmikus skálán 3 dB-es szintnek felel meg:

Ugyanannak az antennának a térerősség, teljesítmény vagy logaritmikus skála által képviselt sugárszélessége a megfelelő szinteken mérve ugyanaz lesz:

Kísérletileg a minta szélessége könnyen megállapítható az egyik vagy másik koordinátarendszerben ábrázolt minta grafikonjáról, például az ábrán látható módon.

A minta oldallebenyeinek szintje határozza meg az elektromágneses tér antenna általi hamis sugárzásának mértékét. Befolyásolja a rádiótechnikai eszköz működésének titkosságát és a közeli rádióelektronikai rendszerekkel való elektromágneses kompatibilitás minőségét.

A relatív oldallebeny szint a térerősség amplitúdója az oldallebeny maximuma irányában és a térerősség amplitúdója a főlebeny maximuma irányában:

A gyakorlatban ezt a szintet abszolút mértékegységben vagy decibelben fejezik ki. Az első oldallebeny szintje a legnagyobb érdeklődésre számot tartó. Néha az oldallebenyek átlagos szintjével operálnak.

4. Az adóantenna iránytényezője és erősítése.

Az iránytényező kvantitatívan jellemzi a valódi antennák iránytulajdonságait egy referenciaantennához képest, amely egy teljesen mindenirányú (izotróp) emitter, gömb alakú mintázattal:

A hatékonysági tényező egy szám, amely megmutatja, hogy egy valós (irányított) antenna teljesítmény fluxussűrűsége P(θ,φ) hányszor nagyobb, mint a teljesítmény fluxussűrűség

A referencia (körirányú) antenna PE (θ,φ) azonos irányban és azonos távolságra, feltéve, hogy az antennák sugárzási teljesítménye azonos:

Az (1) szempontot figyelembe véve a következőket kaphatjuk:

ahol D 0 a maximális sugárzás iránya.

A gyakorlatban, amikor az antenna hatékonyságáról beszélünk, olyan értéket értünk, amelyet teljesen az antenna sugárzási mintája határoz meg:

A mérnöki számításokban egy hozzávetőleges empirikus képletet használnak, amely az irányítottsági tényezőt az antenna mintázatának szélességéhez kapcsolja a fő síkokban:

Mivel a gyakorlatban nehéz meghatározni egy antenna sugárzási teljesítményét (és még inkább teljesíteni a referencia- és a valós antenna sugárzási teljesítményének egyenlőségének feltételét), bevezetik az antennaerősítés fogalmát, amely figyelembe veszi, hogy nem csak az antenna fókuszáló tulajdonságait, hanem azt is, hogy képes az egyik energiafajtát egy másikra átalakítani.

Ez abban nyilvánul meg, hogy a hatékonysági tényezőhöz hasonló definícióban a feltétel megváltozik, és nyilvánvaló, hogy a referenciaantenna hatásfoka egyenlő egységgel:

ahol P A az antenna tápellátása.

Ezután az iránytényezőt az iránytényezőn keresztül fejezzük ki a következőképpen:

ahol η A az antenna hatásfoka.

A gyakorlatban G 0 -t használnak - az antenna erősítését a maximális sugárzás irányába.

5. Fázissugárzási minta. Az antenna fázisközéppontjának fogalma.

A fázissugárzási mintázat az antenna által kibocsátott elektromágneses tér fázisának a szögkoordinátáktól való függése. Mivel az antenna távoli zónájában az E és H térvektorok fázisban vannak, a fázisminta egyformán összefügg az antenna által kibocsátott EMF elektromos és mágneses komponenseivel. Az FDN jelölése a következő:

Ψ = Ψ (θ,φ), ha r = állandó.

Ha Ψ (θ,φ) r = const, akkor ez azt jelenti, hogy az antenna gömb alakban alkotja a hullám fázisfrontját. Ennek a gömbnek a középpontját, ahol a koordinátarendszer origója található, az antenna (PCA) fázisközéppontjának nevezzük. Nem minden antennának van fázisközéppontja.

Azoknál az antennáknál, amelyeknek fázisközéppontja és többlebenyes amplitúdómintája van, köztük tiszta nullákkal, a szomszédos lebenyekben a mező fázisa (180 0) különbözik. Ugyanazon antenna amplitúdója és fázissugárzási mintázata közötti összefüggést a következő ábra szemlélteti.

Mivel az elektromágneses hullámok terjedési iránya és fázisfrontjának helyzete a tér minden pontjában egymásra merőleges, a hullám fázisfrontjának helyzetének mérésével közvetett módon meghatározható a sugárforrás iránya (irány). fázismódszerekkel történő keresés).

Az antenna sugárzásának relatív (a maximális sugárzási mintára normalizált) szintje az oldallebenyek irányában. Az UBL-t általában decibelben fejezik ki, ritkábban az UBL-t határozzák meg "hatalommal" vagy "a mezőn át".

Példa az antenna sugárzási mintájára és a sugárzási minta paramétereire: szélesség, irányíthatóság, UBL, a hátsó sugárzás relatív szintje

A valós (véges méretű) antenna mintája egy oszcilláló függvény, amelyben egy globális maximumot azonosítanak, amely a középpont fő szirom DP, valamint a DP egyéb lokális maximumai és a megfelelő ún oldallebenyek DN. Term oldalúgy kell érteni oldal, és nem szó szerint (szirom „oldalra irányítva”). A DN szirmok sorrendben vannak számozva, kezdve a fővel, amelyhez nulla szám tartozik. A ritka antennatömbben megjelenő mintázat diffrakciós (interferencia) lebenyét nem tekintjük laterálisnak. A minta lebenyeit elválasztó minta minimumait ún nullák(a sugárzás szintje a minta nullpontjainak irányában tetszőlegesen kicsi lehet, de a valóságban sugárzás mindig jelen van). Az oldalsó sugárzási régió alrégiókra oszlik: oldallebeny régió közelében(a minta fő lebenyével szomszédos), köztes területÉs hátsó laterális lebeny régió(a teljes hátsó félteke).

• UBL alatt értendő a minta legnagyobb oldallebenyének relatív szintje. Általában a legnagyobb méretű az első (a fő melletti) oldallebeny.

Nagy irányítottságú antennákhoz is használják átlagos oldalirányú sugárzási szint(a maximumra normalizált mintázatot az oldalsó sugárzási szögek szektorában átlagoljuk) és túloldali lebeny szint(a legnagyobb oldallebeny relatív szintje a hátsó oldallebenyek régiójában).

Longitudinális sugárzási antennáknál a sugárzási szint „hátra” irányú (a sugárzási minta fő lebenyének irányával ellentétes irányban) történő becsléséhez a paraméter relatív hátsó sugárzási szint(angolból elöl/hátul, F/B- előre/hátra arány), és ezt a sugárzást nem veszik figyelembe az UBL értékelésekor. Továbbá az „oldalirányú” sugárzási szint (a mintázat fő lebenyére merőleges irányban) történő értékeléséhez a paraméter relatív laterális sugárzás(angolból elöl/oldalt, F/S- elülső/oldal arány).

Az UBL, valamint a sugárzási mintázat fő lebenyének szélessége olyan paraméterek, amelyek meghatározzák a rádiótechnikai rendszerek felbontását és zajtűrését. Ezért az antennák fejlesztésére vonatkozó műszaki előírásokban ezek a paraméterek nagy jelentőséget kapnak. A nyalábszélesség és az UBL szabályozása mind az antenna üzembe helyezésekor, mind működés közben történik.

UBL-csökkentési célok

• Vételi módban az alacsony UBL-értékű antenna „zajállóbb”, mivel jobban kiválasztja a kívánt jelteret a zaj és interferencia hátterében, amelynek forrásai az oldalsó lebenyek irányában találhatók.
• Az alacsony UBL-szintű antenna nagyobb elektromágneses kompatibilitást biztosít a rendszernek más rádióelektronikával és nagyfrekvenciás eszközökkel
• Az alacsony UBL-szintű antenna nagyobb rejtettséget biztosít a rendszer számára
• Az automatikus célkövető rendszer antennájában lehetséges az oldallebenyek általi hibás követés
• Az UBL csökkenése (a minta fő lebenyének rögzített szélességénél) a sugárzás szintjének növekedéséhez vezet a minta fő lebenyének irányában (az irányítottság növekedéséhez): az antenna sugárzása a főtől eltérő irány energiapazarlás. Általában azonban az antenna rögzített méreteinél az UBL csökkenése a teljesítmény együtthatójának csökkenéséhez, a minta fő lebenyének bővüléséhez és a hatékonyság csökkenéséhez vezet.

Az alacsonyabb UBL-ért fizetendő ár a sugárzási minta fő lebenyének kiterjesztése (fix antennaméretekkel), valamint általában az elosztórendszer bonyolultabb kialakítása és alacsonyabb hatásfok (fázisos tömbben) .

Az UBL csökkentésének módjai

Mivel a távoli zónában az antennamintázat és az antenna mentén az áramok amplitúdó-fázis eloszlása ​​(APD) a Fourier-transzformációval van összekötve, ezért az UBL-t mint a minta másodlagos paraméterét az APD törvény határozza meg. A fő út Az UBL csökkentése az antenna tervezésekor az, hogy az áram amplitúdójának simább (az antenna szélei felé eső) térbeli eloszlását választjuk. Ennek a „simaságnak” a mértéke az antenna felülethasználati tényezője (SUF).

Ideális esetben az antenna által a műholdra irányított nyalábnak éles ceruza alakúnak kell lennie. Sajnos, mivel a hullámhosszak ebben az esetben kicsik az antenna apertúrájához (átmérőjéhez) képest, a fix fókuszpont nem igazán pontos. Ez a fősugár enyhe eltérését és a tengelyen kívüli jelek nem kívánt felvételét okozza. A kapott poláris mintázat egy keskeny nyalábból áll, ún fő sziromés kisebb amplitúdójú oldallebenyek sorozata.

Mivel a poláris diagram gyakran nehezen értelmezhető, a téglalap alakú koordinátarendszert részesítjük előnyben. A normalizált elméleti jelkarakterisztika egy egyenletesen besugárzott 65 cm átmérőjű antenna esetén 11 GHz-es frekvencián az ábrán látható:

Valójában a fent felsorolt ​​tényezők hozzájárulnak ahhoz, hogy ez a jellemző szabálytalanságokat idézzen elő, de az összefüggésről alkotott összkép változatlan marad.

A háttérzaj elsősorban az oldallebenyeken keresztül jut be az antennarendszerbe, ezért ezeket a főlebeny amplitúdójához képest a lehető legkisebbre kell tartani. Egy egyenletesen besugárzott antenna elméletileg az első és legnagyobb oldallebenyet körülbelül -17,6 dB-lel a főlebeny maximális értéke alatt hozza létre.

A gyakorlatban a besugárzás ritkán egyenletes. A sugárzás eloszlásának pontossága a telepített besugárzó típusától függ. Ezzel elérkeztünk az antennarendszer effektív területének vagy hatékonyságának fogalmához. Más szóval, a jelteljesítmény nagy része a tükör középső részéből gyűlik össze, és az antenna külső szélei felé csökken. Ezért az antenna reflektorának gyenge nyitása védelmet jelenthet a háttérzaj ellen.

A tükör részleges (elégtelen) besugárzása az első oldallebeny szintjét -20 dB alá csökkenti, ezáltal csökkenti a háttérzaj hatását. Első pillantásra ez a megoldás ideálisnak tűnik, de néhány nemkívánatos következményhez vezet - az antenna erősítésének csökkenéséhez és a sugárszélesség (főlebeny) megfelelő növekedéséhez. Az antenna sugárzási mintájának fő jellemzője a szélessége félteljesítményszinten, amelyet a minta fő lebenyének szélességeként számítanak ki -3 dB szinten. A sugárszélesség kiszámításához használt egyenletek bármely adott főlebeny szinten meglehetősen összetettek és időigényesek. Az olyan paraméterek azonban, mint a főlebeny szélessége -3 dB-nél, az első oldallebeny amplitúdója és az első nulla (bevágás) elhelyezkedése, a telepített besugárzási módszertől függően, könnyen kiszámíthatók az alábbi kifejezésekkel. az alábbi táblázatot. A koszinusz eloszlás közel van az átlaghoz, és ha a vett besugárzási mód ismeretlen, akkor ez használható első közelítésként a -3 dB sugárszélesség kiszámításánál.

Főlebeny szélessége és oldallebeny szintje

A mintázat (főlebeny) szélessége határozza meg a kibocsátott elektromágneses energia koncentrációjának mértékét. DN szélesség a főlebenyen belüli két irány közötti szög, amelyben az elektromágneses térerősség amplitúdója 0,707 szint a maximális értékhez képest (vagy 0,5 szint a maximális teljesítménysűrűség értékétől). Az alsó sor szélessége a következőképpen van feltüntetve:

2i a minta szélessége teljesítményben kifejezve 0,5 szinten;

2i - a minta szélessége a feszültség szempontjából 0,707 szinten.

Az E vagy H index a minta szélességét jelöli a megfelelő síkban: 2i, 2i. A 0,5-ös teljesítményszint 0,707-es térerősségnek vagy logaritmikus skálán 3 dB-es szintnek felel meg:

Kényelmes kísérletileg meghatározni a minta szélességét egy grafikon segítségével, amint az a 11. ábrán látható.

11. ábra

A minta oldallebenyeinek szintje határozza meg az elektromágneses tér antenna általi hamis sugárzásának mértékét. Befolyásolja az elektromágneses kompatibilitás minőségét a közeli rádióelektronikai rendszerekkel.

A relatív oldallebeny szint a térerősség amplitúdója az első oldallebeny maximumának irányában és a térerősség amplitúdója a főlebeny maximuma irányában (12. ábra):

12. ábra

Ezt a szintet abszolút mértékegységben vagy decibelben fejezik ki:

Az adóantenna iránytényezője és erősítése

Az irányegyüttható (DC) kvantitatívan jellemzi egy valódi antenna iránytulajdonságait egy gömbmintázatú referencia omnidirekcionális (izotróp) antennához képest:

A KND egy szám, amely megmutatja, hogy egy valódi (irányított) antenna P (u, q) teljesítményáram-sűrűsége hányszor nagyobb, mint egy referencia (nem irányított) antenna teljesítményáram-sűrűsége P (u, q). irányban és azonos távolságban, feltéve, hogy az antennák sugárzási teljesítménye azonos:

A (25) figyelembevételével a következőket kaphatjuk:

Az antenna erősítési tényezője (GC) egy olyan paraméter, amely nemcsak az antenna fókuszálási tulajdonságait veszi figyelembe, hanem azt is, hogy képes-e az egyik típusú energiát a másikra átalakítani.

KU- ez egy szám, amely megmutatja, hogy egy valódi (irányított) antenna P (u, c) teljesítményáram-sűrűsége hányszor nagyobb, mint egy referencia (nem irányított) antenna PE (u, c) teljesítményáram-sűrűsége. ugyanabban az irányban és azonos távolságban, feltéve, hogy az antennák teljesítménye azonos.

A nyereség a hatékonysággal fejezhető ki:

hol van az antenna hatásfoka. A gyakorlatban az antenna erősítését a maximális sugárzás irányában használják.

Fázis sugárzási minta. Az antenna fázisközpontjának fogalma

Fázis sugárzási minta az antenna által kibocsátott elektromágneses tér fázisának a szögkoordinátáktól való függése.

Mivel az antenna távoli zónájában az E és H térvektorok fázisban vannak, a fázisminta egyformán összefügg az antenna által kibocsátott EMF elektromos és mágneses komponenseivel. A fázisminta jelölése a következő: Ш = Ш (u, ц) r = állandó.

Ha W (u, q) = const at r = const, akkor ez azt jelenti, hogy az antenna gömb alakban alkotja a hullám fázisfrontját. Ennek a gömbnek a középpontját, ahol a koordinátarendszer origója található, az antenna (PCA) fázisközéppontjának nevezzük. Meg kell jegyezni, hogy nem minden antennának van fázisközéppontja.

Azoknál az antennáknál, amelyeknek fázisközéppontja és több lebenyű amplitúdómintája van, köztük tiszta nullákkal, a szomszédos lebenyekben a mezőfázis p-vel (180°) tér el. Ugyanazon antenna amplitúdója és fázissugárzási mintázata közötti összefüggést a 13. ábra szemlélteti.

13. ábra - Amplitúdó- és fázisminták

Az elektromágneses hullámok terjedési iránya és fázisfrontjának helyzete a tér minden pontjában egymásra merőleges.