Благодарение на специалния дизайн на антената, плътността на излъчване може да бъде концентрирана в определена пространствена посока. Мярката за насоченост на антената без загуби е усилването на антената. Тя е тясно свързана с насочеността на антената. За разлика от насочеността, която описва само насочените характеристики на антената, усилването на антената също взема предвид ефективността на антената.
радиация
Следователно той представлява действителната излъчена мощност. Това обикновено е по-малко от мощността, осигурена от предавателя. Въпреки това, тъй като тази мощност е по-лесна за измерване от насочеността, усилването на антената се използва по-често от насочеността. При предположението, че се разглежда антена без загуби, насочеността може да бъде зададена равна на усилването на антената.
радиация
Еталонната антена се използва за определяне на усилването на антената. В повечето случаи референтната антена е предполагаем всепосочен излъчвател без загуби (изотропен радиатор или антена), който излъчва равномерно във всички посоки, или обикновена диполна антена, поне в разглежданата равнина.
радиация
За антената, която трябва да бъде измерена, плътността на излъчване (мощност на единица площ) се определя в точка на определено разстояние и се сравнява със стойността, получена с помощта на еталонна антена. Усилването на антената е съотношението на две плътности на излъчване.
радиация
Например, ако една насочена антена произвежда 200 пъти по-голяма плътност на излъчване от изотропна антена в определена пространствена посока, стойността на усилването на антената G е 200 или 23 dB.
радиация
Модел на антената
Антенната диаграма е графично представяне на пространственото разпределение на енергията, излъчвана от антената. В зависимост от приложението, антената трябва да приема само от определена посока, но не и сигнали от други посоки (например телевизионна антена, радарна антена), от друга страна антената за кола трябва да може да приема предаватели от всички възможни посоки.
радиация
Диаграмата на излъчване на антената е графично представяне на елементите на радиационните характеристики на антената. Диаграмата на антената обикновено е графично представяне на насочените характеристики на антената. Той представлява относителния интензитет на енергийното излъчване или количеството сила на електрическото или магнитното поле като функция от посоката на антената. Диаграмите на антената се измерват или генерират от симулационни програми на компютър, например за графично показване на насочеността на радарна антена и по този начин за оценка на нейната ефективност.
радиация
В сравнение с многопосочните антени, които излъчват равномерно във всички посоки на самолета, насочените антени предпочитат една посока и следователно постигат по-дълъг обхват в тази посока с по-ниска мощност на предаване. Диаграмите на излъчване на антената графично илюстрират предпочитанията, определени от измерванията. Благодарение на реципрочността се гарантират идентични предавателни и приемащи характеристики на антената. Диаграмата показва насоченото разпределение на предавателната мощност като сила на полето и чувствителността на антената по време на приемане.
радиация
Необходимата насоченост се постига чрез целенасочената механична и електрическа конструкция на антената. Насочеността показва колко добре антената приема или предава в определена посока. Тя е представена в графично представяне (насоченост на антената) като функция на азимута (хоризонтален график) и надморската височина (вертикален график).
радиация
Използвайте декартови или полярни координатни системи. Измерванията в графичните изображения могат да имат линейни или логаритмични стойности.
радиация
Използвайте много формати за показване. Декартовите координатни системи, както и полярните координатни системи, са много разпространени. Основната цел е да се покаже представителна диаграма на излъчване хоризонтално (азимут) за пълно представяне на 360° или вертикално (кота) предимно само за 90 или 180 градуса. Данните от антената могат да бъдат по-добре представени в декартови координати. Тъй като тези данни могат също да бъдат отпечатани в таблици, обикновено се предпочита по-описателното представяне на кривата на траекторията в полярни координати. За разлика от декартовата координатна система, това директно показва посоката.
радиация
За лесна манипулация, прозрачност и максимална гъвкавост, моделите на излъчване обикновено се нормализират към външните краища на координатната система. Това означава, че измерената максимална стойност е подравнена с 0° и се нанася в горния край на диаграмата. Допълнителните измервания на диаграмата на излъчване обикновено се показват в dB (децибели) спрямо тази максимална стойност.
радиация
Мащабът на фигурата може да варира. Има три вида често използвани скали за изобразяване; линейни, линейни логаритмични и модифицирани логаритмични. Линейната скала подчертава главния радиационен лъч и обикновено потиска всички странични лобове, тъй като те обикновено са по-малко от един процент от главния лоб. Линейно-логаритмичната скала обаче представя добре страничните дялове и се предпочита, когато нивата на всички странични дялове са важни. Въпреки това създава впечатление за лоша антена, тъй като главният лоб е сравнително малък. Модифицираната логаритмична скала (Фигура 4) подчертава формата на главния лъч при компресиране на страничните лъчи с много ниско ниво (<30 dB) към центъра на режима. Следователно главният лоб е два пъти по-голям от най-силния страничен лоб, което е изгодно за визуално представяне. Тази форма на представяне обаче рядко се използва в технологиите, тъй като е трудно да се разчетат точни данни от нея.
радиация
радиация
хоризонтална диаграма на излъчване
Диаграмата на хоризонталната антена е изглед отгоре на електромагнитното поле на антената, изразено като двуизмерна равнина, центрирана върху антената.
Интересът на това представяне е просто да се получи насочеността на антената. Обикновено стойността -3 dB също се дава като пунктиран кръг на скалата. Пресечната точка между главния лоб и този кръг води до така наречената ширина на лъча на половин мощност на антената. Други лесни за четене параметри са съотношението напред/отстъпление, т.е. съотношението между главния лоб и задния лоб, както и размера и посоката на страничните лобове.
радиация
радиация
За радарните антени съотношението между главния и страничния лоб е важно. Този параметър пряко влияе върху оценката на степента на защита от смущения на радара.
радиация
вертикална диаграма на излъчване
Формата на вертикален модел е вертикален напречен разрез на триизмерна фигура. В показаната полярна диаграма (четвърт от кръг) позицията на антената е началото, оста X е обхватът на радара, а оста Y е височината на целта. Една от техниките за измерване на антената е слънчев стробоскопичен запис с помощта на инструмента за измерване RASS-S от Intersoft Electronics. RASS-S (Система за поддръжка на радарен анализ за сайтове) е независима от производителя на радар система за оценка на различни елементи на радар чрез свързване към вече налични сигнали при работни условия.
радиация
Фигура 3: Диаграма на вертикалната антена с косеканс квадратна характеристика
На фигура 3 мерните единици са морски мили за обхват и футове за надморска височина. Поради исторически причини тези две мерни единици все още се използват в управлението на въздушното движение. Тези единици са от второстепенно значение, просто защото количествата радиация, които се изобразяват, се определят като относителни нива. Това означава, че проекторът е придобил стойността на (теоретичния) максимален обхват, изчислен с помощта на радарното уравнение.
радиация
Формата на графиката предоставя само необходимата информация! За да получите абсолютната стойност, ви е необходима втора графика, измерена при същите условия. Можете да сравните двете графики и да осъзнаете прекомерни увеличения или намаления на производителността на антената.
радиация
Радиалите са маркери за ъгли на повдигане, тук на стъпки от половин градус. Неравномерното мащабиране на осите x и y (много фута спрямо много морски мили) води до нелинейно разстояние между маркерите за надморска височина. Височината се показва като модел на линейна мрежа. Втората (пунктирана) мрежа е ориентирана по кривината на Земята.
радиация
Триизмерните представяния на антенните диаграми са предимно компютърно генерирани изображения. През повечето време те се генерират от симулационни програми и техните стойности са изненадващо близки до реално измерените графики. Генерирането на истинска карта за измерване означава огромно усилие за измерване, тъй като всеки пиксел от изображението представлява своя собствена стойност на измерване.
радиация
Триизмерно представяне на диаграмата на антената в декартови координати от радарна антена на моторно превозно средство.
(Мощността е дадена в абсолютни нива! Следователно повечето програми за измерване на антена избират компромис за това представяне. Само вертикалната и хоризонталната част на диаграмата през антената могат да се използват като действителни измервания.
радиация
Всички останали пиксели се изчисляват чрез умножаване на цялата крива на измерване на вертикалния график по единичното измерване на хоризонталния график. Необходимата изчислителна мощност е огромна. Освен приятното представяне в презентациите, ползата от него е съмнителна, тъй като от това представяне не може да се получи нова информация в сравнение с два отделни графики (хоризонтални и вертикални графики на антената). Напротив: особено в периферните райони, графиките, генерирани с този компромис, трябва да се отклоняват значително от реалността.
радиация
Освен това, 3D диаграми могат да бъдат представени в декартови и полярни координати.
радиация
Широчината на лъча на радарната антена обикновено се разбира като ширина на лъча на половин мощност. Пиковият излъчен интензитет се намира в поредица от измервания (главно в безехова камера) и след това в точките, разположени от двете страни на пика, които представляват пиковия интензитет, повишен до половин мощност. Ъгловото разстояние между точките на половин мощност се определя като ширина на лъча. [1] Половината мощност в децибели е −3 dB, така че половината мощност beamw
