Teoria dell'antenna - Larghezza del fascio
In questo capitolo, discuteremo di un altro fattore importante nel diagramma di radiazione di un'antenna, noto come beam width. Nel diagramma di radiazione di un'antenna, il lobo principale è il raggio principale dell'antenna dove scorre l'energia massima e costante irradiata dall'antenna.
Beam widthè l'angolo di apertura da cui viene irradiata la maggior parte della potenza. Le due considerazioni principali di questa larghezza del fascio sono Half Power Beam Width(HPBW) e Larghezza della prima trave nulla (FNBW).
Larghezza del fascio a metà potenza
Secondo la definizione standard, "La separazione angolare, in cui l'ampiezza del diagramma di radiazione diminuisce del 50% (o -3dB) dal picco del raggio principale, è la Half Power Beam Width. "
In altre parole, l'ampiezza del raggio è l'area in cui viene irradiata la maggior parte della potenza, che è la potenza di picco. Half power beam width è l'angolo in cui la potenza relativa è più del 50% della potenza di picco, nel campo irradiato effettivo dell'antenna.
Indicazione di HPBW
Quando viene tracciata una linea tra l'origine del diagramma di radiazione e i punti di metà potenza sul lobo maggiore, su entrambi i lati, l'angolo tra questi due vettori è definito come HPBW, metà larghezza del fascio di potenza. Questo può essere ben compreso con l'aiuto del diagramma seguente.
La figura mostra i punti di mezza potenza sul lobo maggiore e HPBW.
Espressione matematica
L'espressione matematica per la metà della larghezza del fascio di potenza è -
$$ Half \: power \: Beam \: with = 70 \ lambda _ {/ D} $$Dove
$ \ lambda $ è la lunghezza d'onda (λ = 0,3 / frequenza).
D è il diametro.
Unità
L'unità di HPBW è radians o degrees.
Larghezza della prima trave nulla
Secondo la definizione standard, "L'estensione angolare tra i primi nulli del modello adiacenti al lobo principale, è chiamata come First Null Beam Width. "
Semplicemente, FNBW è la separazione angolare, citata dal raggio principale, che viene tracciata tra i punti nulli del diagramma di radiazione, sul suo lobo maggiore.
Indicazione di FNBW
Traccia tangenti su entrambi i lati partendo dall'origine del diagramma di radiazione, tangenziale al raggio principale. L'angolo tra queste due tangenti è noto come Larghezza prima trave nulla(FNBW).
Questo può essere meglio compreso con l'aiuto del diagramma seguente.
L'immagine sopra mostra la larghezza del fascio a metà potenza e la prima larghezza del fascio nulla, contrassegnate in un diagramma di radiazione insieme ai lobi minori e maggiori.
Espressione matematica
L'espressione matematica di First Null Beam Width è
$$ FNBW = 2 HPBW $$ $$ FNBW \: 2 \ left (70 \ lambda / D \ right) \: = 140 \ lambda / D $$Dove
- $ \ lambda $ è la lunghezza d'onda (λ = 0,3 / frequenza).
- D è il diametro.
Unità
L'unità di FNBW è radians o degrees.
Lunghezza effettiva e area effettiva
Tra i parametri dell'antenna, sono importanti anche la lunghezza effettiva e l'area effettiva. Questi parametri ci aiutano a conoscere le prestazioni dell'antenna.
Lunghezza effettiva
Antenna La lunghezza effettiva viene utilizzata per determinare l'efficienza di polarizzazione dell'antenna.
Definition- "Il Effective length è il rapporto tra l'ampiezza della tensione ai terminali aperti dell'antenna ricevente e l'ampiezza dell'intensità del campo del fronte d'onda incidente, nella stessa direzione della polarizzazione dell'antenna. "
Quando un'onda incidente arriva ai terminali di ingresso dell'antenna, questa onda ha una certa intensità di campo, la cui ampiezza dipende dalla polarizzazione dell'antenna. Questa polarizzazione dovrebbe corrispondere all'ampiezza della tensione ai terminali del ricevitore.
Espressione matematica
L'espressione matematica per la lunghezza effettiva è -
$$ l_ {e} = \ frac {V_ {oc}} {E_ {i}} $$Dove
$ l_ {e} $ è la lunghezza effettiva.
$ V_ {oc} $ è la tensione a circuito aperto.
$ E_ {i} $ è l'intensità del campo dell'onda incidente.
Area efficace
Definition - "Effective area è l'area dell'antenna ricevente, che assorbe la maggior parte della potenza dal fronte d'onda in arrivo, all'area totale dell'antenna, che è esposta al fronte d'onda. "
L'intera area di un'antenna durante la ricezione, si confronta con le onde elettromagnetiche in arrivo, mentre solo una parte dell'antenna riceve il segnale, noto come effective area.
Solo una parte del fronte d'onda ricevuto viene utilizzata perché una parte dell'onda viene dispersa mentre una parte viene dissipata come calore. Quindi, senza considerare le perdite, l'area, che utilizza la massima potenza ottenuta per l'area effettiva, può essere definita comeeffective area.
L'area effettiva è rappresentata da $ A_ {eff} $.