1 pav. Pagrindinio ir šoninio spindulio sritys, naudojamos antenos spindulio efektyvumui apibrėžti.
Kas yra antenos spindulio efektyvumas?
Antenos spindulio efektyvumas, dar vadinamas tolimojo spindulio efektyvumu, yra antenos bendros spinduliuotės galios dalis, patenkanti į apibrėžtą tolimojo spindulio sritį. Tai atsako į praktinį projektavimo klausimą: kiek galimos spinduliuotės yra sutelkta į numatytą kampinį sektorių, o ne paskirstoma į šonines ir galines skiltis?
Priimamosios antenos atveju abipusiškumas leidžia tą pačią idėją laikyti per pagrindinį spindulį surenkamos priimtos galios dalimi, kai aplinkinis laukas ir poliarizacijos sąlygos yra apibrėžtos nuosekliai. Todėl spindulio efektyvumas yra ypač naudingas radaruose, radiometrijoje, palydovų ryšiuose, taškas-taškas mikrobangų sistemose ir antenų matavimuose, kur energija, gaunama iš nepageidaujamų krypčių arba sklindanti jomis, gali sumažinti tikslumą arba padidinti trukdžius.
1 paveiksle pagrindinė skiltis yra centruota z ašyje. Jei kūgio kampas θ1žymi pirmąjį nulį arba kitą aiškiai nurodytą pagrindinio spindulio ribą, spindulio efektyvumas apskaičiuojamas integruojant galios modelį to kūgio viduje ir padalijus jį iš galios, integruotos per visą spinduliavimo modelį.
Antenos spindulio efektyvumo formulė
Naudojant normalizuotą galios modelį Pn(θ,φ), bendroji spindulio efektyvumo išraiška parodyta žemiau:
Skaitiklis rodo galią, esančią pasirinkto tolimojo spindulio erdvinio kampo ribose, Ω.MBVardiklis žymi bendrą spinduliuotės galią, integruotą per 4π steradianus. Gauta vertė ηB, yra bematis ir paprastai pateikiamas procentais.
- Pn(θ,φ)yra normalizuotas galios modelis. Jei naudojami išmatuoti elektrinio lauko duomenys, atitinkamas galios narys yra proporcingas |E|2.
- ΩMByra nurodytas pagrindinio spindulio regionas, dažnai apribotas pirmaisiais nuliais arba apibrėžtu kūgio kampu.
- θ ir φyra aukščio ir azimuto koordinatės, naudojamos visam spinduliuotės modeliui apibūdinti.
Pagrindinio spindulio riba visada turi būti nurodyta kartu su rezultatu. Dvi laboratorijos gali gauti skirtingas skaitines vertes iš to paties šablono, jei viena integruoja su pirmuoju nuliu, o kita naudoja fiksuotą kampinį kūgį. Apytiksliai sukimosi simetriško pieštuko formos spindulio integravimą galima supaprastinti, kaip parodyta kitoje išraiškoje.
Kaip matuojamas antenos spindulio efektyvumas?
Spindulio efektyvumas nustatomas pagal spinduliuotės modelio duomenis, o ne pagal vieną taikiklio rodmenį. Galima naudoti kalibruotą tolimojo lauko diapazoną, kompaktišką antenos bandymo diapazoną arba artimojo lauko sistemą su patvirtinta tolimojo lauko transformacija. Fazuotų gardelių matavimas turėtų būti pakartotas kiekvienai reikiamai spindulio būsenai, dažniui ir poliarizacijai, nes skenavimo ir amplitudės arba fazės paklaidos gali perskirstyti galią į šonines skiltis.
- Išmatuokite spinduliuotės modelįper pakankamą kampinį aprėptį, kad apimtų pagrindinį spindulį, šonines skiltis ir galinę skiltis.
- Išmatuoto lauko konvertavimas į galios modelįir kiekvienam kampiniam mėginiui taikyti tą patį normalizavimą.
- Apibrėžkite pagrindinio spindulio ribą, pavyzdžiui, pirmasis nulinis kontūras arba nurodytas kūgio kampas.
- Integruokite galią toje ribojeir padalykite jį iš laipsnio, integruoto per visą šabloną.
- Praneškite apie bandymo sąlygas, įskaitant dažnį, poliarizaciją, spindulio būseną, kampinę skiriamąją gebą ir ribų apibrėžimą.
Dviejų matmenų E ir H plokštumos pjūvių pora gali parodyti spindulio plotį ir šoninės skilties elgseną, tačiau paprastai ji nesuteikia pilnos trimatės spindulio efektyvumo vertės, nebent būtų pagrįsta sukimosi simetrija. Visos sferos arba pakankamai išsamūs rašto duomenys suteikia labiau pagrįstą rezultatą. Sužinokite daugiau apie RF MISO.antenų testavimo galimybės.
Spindulio efektyvumas ir kiti antenos efektyvumo terminai
Spindulio efektyvumas ir spinduliuotės efektyvumas
Spinduliuotės efektyvumaslygina spinduliuotės galią su antenos priimama galia ir todėl atspindi laidininko bei dielektrinius nuostolius.Spindulio efektyvumasaprašo, kur eina spinduliuotės galia. Antenos vidiniai nuostoliai gali būti maži, tačiau spindulio efektyvumas vis tiek yra vidutinis, jei didelė galia atsiranda šoninėse arba galinėje skiltyse.
Spindulio efektyvumas, kryptingumas ir stiprinimas
Kryptingumasapibūdina spinduliuotės modelio maksimalią koncentraciją izotropinio spinduliuotojo atžvilgiu. Stiprinimas sujungia kryptingumą su spinduliuotės efektyvumu, o realizuotas stiprinimas taip pat atsižvelgia į varžos neatitikimą. Spindulio efektyvumas skiriasi tuo, kad jis integruoja galią per kampinį regioną, o ne vertina tik maksimalią kryptį.
Spindulio efektyvumas ir spindulio plotis
Pusės galios spindulio plotis yra kampinis plotis tarp pagrindinės skilties -3 dB taškų. Siauras spindulys dažnai būna susijęs su dideliu kryptingumu, tačiau jis pats savaime neįrodo didelio spindulio efektyvumo. Raštas gali turėti siaurą piką ir vis tiek nukreipti didelę energiją į šonines skiltis. Todėl spindulio plotis ir šoninės skilties lygis turi būti peržiūrėti kartu su integruota spindulio efektyvumo verte.
Kas kontroliuoja antenos spindulio efektyvumą?
1. Šoninės ir užpakalinės skilties lygiai
Galia už pasirinkto pagrindinio spindulio srities ribų tiesiogiai sumažina spindulio efektyvumą. Dideli šoniniai skliautai gali atsirasti dėl diafragmos netolygumų, matricų išdėstymo, amplitudės paklaidų arba apšvietimo profilio, kuris nebuvo optimizuotas reikiamam modeliui. Atgalinė spinduliuotė ir sklaida nuo netoliese esančių struktūrų gali turėti panašų poveikį.
2. Diafragmos apšvietimas ir amplitudės mažėjimas
Diafragmos antenos ir gardelės naudoja amplitudės pasiskirstymą visoje spinduliuojančioje apertūroje. Beveik vienodas pasiskirstymas gali sukurti siaurą pagrindinį spindulį ir didelį kryptingumą, tačiau taip pat gali sukurti palyginti dideles šonines skiltis. Taikant amplitudės mažinimą, galima sumažinti šonines skiltis ir daugiau bendros spindulio galios nukreipti į norimą sritį, nors per didelis mažinimas gali praplatinti pagrindinį spindulį ir sumažinti didžiausią stiprinimą arba diafragmos efektyvumą. Todėl geriausias nustatymas yra kompromisas, kurį reikia pasirinkti atsižvelgiant į taikymo sritį.
3. Pašarų išsiliejimas ir struktūrinis užsikimšimas
Reflektorinėje antenoje energija, kuri praskrieja pro reflektorių, išsisklaido ir neprisideda prie norimo pagrindinio spindulio. Maitinimo atramos, subreflektorius ar netoliese esanti įranga taip pat gali užblokuoti arba išsklaidyti dalį diafragmos lauko. Teisingas tiekimo parinkimas, židinio padėties nustatymas ir mechaninis suderinimas padeda kontroliuoti šiuos nuostolius ir nepageidaujamas skiltis.
4. Fazės, amplitudės ir paviršiaus paklaidos
Fazės disbalansas tarp gardelės elementų, nevienodi padavimo nuostoliai, gamybos tolerancija, reflektoriaus paviršiaus paklaida ir radaro iškraipymas gali nukreipti energiją nuo numatyto spindulio. Šie efektai paprastai tampa svarbesni didėjant dažniui, nes fiksuota matmenų paklaida atitinka didesnę bangos ilgio dalį.
5. Poliarizacijos grynumas
Kai kurie spindulio efektyvumo apibrėžimai apima tik norimos poliarizacijos galią. Kryžmiškai poliarizuota spinduliuotė pagrindinio spindulio viduje arba išorėje gali sumažinti nurodytą vertę. Poliarizacija turėtų būti nuosekliai nurodoma modeliavime, matavimuose ir sistemos reikalavimuose.
Spindulio efektyvumas, spindulio plotis ir pralaidumas skiriasi
Spindulio efektyvumasyra integruotas kampinis galios santykis.Spindulio plotisapibūdina pagrindinės skilties kampinį plotį nurodytame lygyje, dažniausiai pusės galios arba -3 dB taškuose.Antenos pralaidumasapibūdina dažnių diapazoną, kuriame tenkinami pasirinkti reikalavimai. Šie parametrai daro įtaką vienas kitam, tačiau jų negalima pakeisti.
Konstrukcija gali išlaikyti priimtiną VSWR plačiame dažnių diapazone, o jos spindulio kryptis, šoninės skilties lygis arba spindulio efektyvumas labai pasikeičia arti juostos kraštų. Todėl modelio veikimas turėtų būti tikrinamas keliais dažniais, o ne nustatomas vien pagal impedanso pralaidumą. Išsamesnį dažnių diapazono apibrėžimų aprašymą žr.Antenos pralaidumas.
Kaip galima pagerinti spindulių efektyvumą?
- Pasirinkite diafragmos kūgį, kuris subalansuoja šoninės skilties slopinimą, pagrindinio spindulio plotį ir stiprinimą.
- Optimizuokite reflektoriaus padavimo padėtį, kraštų apšvietimą ir šviesos perteklių.
- Kad išvengtumėte gardelės skiltelių, naudokite tinkamą elementų išdėstymą ir tikslų amplitudės arba fazės valdymą matricose.
- Sumažinkite užsikimšimą, kabelių išsibarstymą ir nepageidaujamą sąveiką su tvirtinimo konstrukcija ar radaru.
- Valdykite apdirbimo tolerancijas, paviršiaus tikslumą ir lygiavimą esant didžiausiam darbiniam dažniui.
- Patikrinkite kopoliarinius ir kryžminius poliarinius modelius visame veikimo diapazone ir kiekvienoje reikiamoje spindulio būsenoje.
Kur svarbiausias yra tolimųjų šviesų efektyvumas?
Didelis spindulio efektyvumas yra ypač vertingas, kai galia arba priimama energija turi būti nukreipta tiksliai apibrėžta kryptimi. Tipiniai pavyzdžiai: taikinio sekimo ir vaizdo gavimo radarai, palydovinio ryšio jungtys, radijo astronomija ir radiometrija, taškas-taškas mikrobangų jungtys, reflektorinės maitinimo sistemos, kalibravimo antenos ir elektroniniu būdu valdomos gardelės.
Nėra universalaus spindulio efektyvumo procento, teisingo kiekvienai antenai. Naudingas reikalavimas turi nurodyti veikimo dažnį, poliarizaciją, spindulio būseną ir kampinę ribą, kartu su priimtinu šoninės ir galinės skilties elgesiu. Tai leidžia tiesiogiai palyginti tiekėjo duomenis, modeliavimą ir išmatuotus rezultatus.
Į ką pirkėjai turėtų atkreipti dėmesį antenos duomenų lape?
Kai svarbus spindulio valdymas, nevertinkite antenos vien pagal didžiausią stiprinimo koeficientą. Paklauskite gamintojo, kokie duomenys ir bandymo sąlygos yra prieinami tiksliam modeliui ir dažnių diapazonui.
- Veikimo dažnių diapazonas ir dažniai, naudojami matavimams
- Stiprinimas, pusės galios spindulio plotis ir pirmosios šoninės skilties lygis pagal dažnį
- Kopoliariniai ir kryžminiai poliariniai spinduliuotės modeliai reikiamose plokštumose arba sferiniame skenavime
- Kampinė riba ir poliarizacija, naudojami spindulio efektyvumui apskaičiuoti, kai ta vertė yra nurodyta
- VSWR, jungties arba bangolaidžio sąsaja, galios valdymas ir aplinkos reikalavimai
- Mechaniniai tolerancijos nuokrypiai, tvirtinimo išdėstymas ir bet kokia radaro arba reflektoriaus tiekimo konfigūracija
RF MISO mikrobangų antenų sprendimai
RF MISO tiekia mikrobangų ir milimetrinių bangų antenas matavimams, radarams, ryšiui ir sistemų integravimui. Susijusios produktų šeimos apimastandartinio stiprinimo raginės antenos, reflektorinės antenosirmasyvo antenosKonkrečiam modeliui skirtos specifikacijos ir turimi bandymų duomenys turėtų būti peržiūrėti atsižvelgiant į reikiamą dažnį, poliarizaciją, stiprinimą ir signalo charakteristikas.
Dėl antenos pasirinkimo arba individualaus reikalavimo,susisiekite su RF MISO at info@rf-miso.com.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 12 d.
