Antennen, oavsett dess design, har egenskapen reversibilitet (den kan fungera både för mottagning och emission). Ofta i radiorelävägar kan samma antenn anslutas samtidigt till mottagaren och sändaren. Detta gör att en signal kan sändas ut och tas emot i samma riktning vid olika frekvenser.

Nästan alla parametrar för den mottagande antennen motsvarar parametrarna för den sändande antennen, men har ibland en något annorlunda fysisk betydelse.

Trots att de mottagande och sändande antennerna har principen om dualitet, kan de när det gäller design skilja sig avsevärt. Detta beror på att sändarantennen måste passera betydande krafter genom sig själv för att sända en elektromagnetisk signal över stora (högsta möjliga) avstånd. Om antennen fungerar för mottagning, interagerar den med fält med mycket låg intensitet. Typen av strömsändande antennstruktur bestämmer ofta dess slutliga dimensioner.

Kanske är den huvudsakliga egenskapen hos någon antenn strålningsmönstret. Det innebär många hjälpparametrar och så viktiga energiegenskaper som förstärkning och riktningskoefficient.

Riktningsmönster

Strålningsmönster (DP) är beroendet av fältstyrkan som skapas av antennen för ett tillräckligt lång distans, från observationsvinklar i rymden. I volym kan riktningsantenndiagrammet se ut som visas i figur 1.

Bild 1

Det som visas i figuren ovan kallas även det rumsliga mönstret, vilket är volymens yta och kan ha flera maxima. Huvudmaximumet, markerat med rött i figuren, kallas diagrammets huvudlob och motsvarar huvudstrålningens (eller mottagningens) riktning. Följaktligen bestämmer de första minimi- eller (mindre ofta) nollvärdena för fältstyrkan runt huvudloben dess gräns. Alla andra maximala fältvärden kallas sidolober.

I praktiken finns det olika antenner som kan ha flera riktningar av maximal strålning, eller kanske inte har sidolober alls.

För att underlätta avbildning (och teknisk tillämpning) av DP:er betraktas de vanligtvis i två vinkelräta plan. Som regel är dessa plan för den elektriska vektorn E och den magnetiska vektorn H (som är vinkelräta mot varandra i de flesta miljöer), Figur 2.

figur 2

I vissa fall betraktas mönster i de vertikala och horisontella planen i förhållande till jordens plan. Plana diagram avbildas med polära eller kartesiska (rektangulära) koordinatsystem. I polära koordinater är diagrammet mer visuellt, och när det överlagras på en karta kan du få en uppfattning om täckningsområdet för radiostationens antenn, figur 3.

Figur 3

Representation av strålningsmönstret i ett rektangulärt koordinatsystem är mer praktiskt för tekniska beräkningar en sådan konstruktion används oftare för att studera själva mönstrets struktur. För detta ändamål byggs diagrammen normaliserade, med huvudmaximum reducerat till enhet. Figuren nedan visar ett typiskt normaliserat strålningsmönster för en spegelantenn.

Figur 4

I det fall där intensiteten av lateral strålning är ganska liten och det är svårt att mäta lateral strålning på en linjär skala, används en logaritmisk skala. Som du vet gör decibel små värden stora och stora värden små, så samma diagram på en logaritmisk skala ser ut som det nedan:

Bild 5

Enbart från strålningsmönstret kan man utvinna ett ganska stort antal egenskaper som är viktiga för praktiken. Låt oss ta en närmare titt på diagrammet som visas ovan.

En av de viktigaste parametrarna är huvudlobens bredd vid nollstrålning θ 0 och huvudlobens bredd vid halv effekt θ 0,5. Halva effekten motsvarar 3 dB-nivån, eller 0,707 fältstyrka.

Bild 6

Från figur 6 kan man se att huvudlobens bredd vid nollstrålning är θ 0 = 5,18 grader, och bredden vid halv effektnivå är θ 0,5 = 2,15 grader.

Diagrammen utvärderas också av intensiteten hos den laterala och bakåtriktade strålningen (kraften hos sido- och bakloberna), från vilka två till följer: viktiga parametrar antenner - detta är skyddskoefficienten och nivån på sidoloberna.

Den skyddande verkansfaktorn är förhållandet mellan fältstyrkan som sänds ut av antennen i huvudriktningen och fältstyrkan som sänds ut i motsatt riktning. Om vi ​​betraktar orienteringen av diagrammets huvudlob i riktning mot 180 grader, är den omvända 0 grader. Alla andra strålningsriktningar är möjliga. Låt oss hitta skyddsverkanskoefficienten för diagrammet i fråga. För tydlighetens skull, låt oss avbilda det i det polära koordinatsystemet (Figur 7):

Figur 7

På diagrammet visar markörerna m1, m2 strålningsnivåer i omvänd respektive framåtriktning. Skyddskoefficienten definieras som:

I relativa enheter. Samma värde i dB:

Sidolobsnivån (SLL) anges vanligtvis i dB, vilket visar hur svag nivån på sidostrålningen är jämfört med nivån på huvudloben, figur 8.

Figur 8

Dessa är två viktiga parametrar för alla antennsystem, som direkt följer av definitionen av strålningsmönstret. KND och KU förväxlas ofta med varandra. Låt oss gå vidare för att överväga dem.

Riktningskoefficient

Riktningskoefficient (DC) är förhållandet mellan kvadraten på fältstyrkan som skapas i huvudriktningen (E 0 2) och medelvärdet på kvadraten på fältstyrkan i alla riktningar (E cf 2). Som framgår av definitionen karakteriserar riktningsegenskaperna antennens riktningsegenskaper. Verkningsgraden tar inte hänsyn till förluster, eftersom den bestäms av den utstrålade effekten. Från ovanstående kan du ange formeln för att beräkna effektivitetsfaktorn:

D=E 0 2 /E medel 2

Om antennen fungerar för mottagning, så visar effektiviteten hur många gånger signal-brusförhållandet i termer av effekt kommer att förbättras vid byte av en riktad antenn med en rundstrålande, om störningar kommer jämnt från alla håll.

För en sändarantenn visar riktningsfaktorn hur många gånger strålningseffekten måste minskas om den rundstrålande antennen ersätts med en riktad, samtidigt som samma fältstyrka bibehålls i huvudriktningen.

Effektiviteten hos en absolut rundstrålande antenn är uppenbarligen lika med enhet. Fysiskt ser det rumsliga strålningsmönstret för en sådan antenn ut som en idealisk sfär:

Bild 9

En sådan antenn strålar lika bra åt alla håll, men är inte genomförbar i praktiken. Så det är en slags matematisk abstraktion.

Få

Som nämnts ovan tar inte effektivitetsfaktorn hänsyn till förluster i antennen. Parametern som kännetecknar antennens riktningsegenskaper och tar hänsyn till förluster i den kallas förstärkning.

Förstärkningsfaktor (GC) G är förhållandet mellan den kvadratiska fältstyrkan som skapas av antennen i huvudriktningen (E 0 2) och medelvärdet av den kvadratiska fältstyrkan (E oe 2) som skapas av referensantennen, med lika krafter levereras till antennerna. Vi noterar också att vid bestämning av förstärkningen beaktas effektiviteten hos referens- och uppmätta antenner.

Konceptet med en referensantenn är mycket viktigt för att förstå förstärkning, och i olika frekvensområden använda sig av olika typer referensantenner. I lång-/medelvågsområdet används en kvartsvåg vertikal monopolvibrator som standard (Figur 10).

Bild 10

För en sådan referensvibrator D e = 3,28 bestäms därför förstärkningen för en långvågs/mellanvågsantenn genom förstärkningen enligt följande: G = D * ŋ/3,28, där ŋ är antenneffektiviteten.

I kortvågsområdet tas en symmetrisk halvvågsvibrator som referensantenn, för vilken De = 1,64, då är förstärkningen:

G=D*ŋ/1,64

I mikrovågsområdet (och detta är nästan alla moderna Wi-Fi, LTE och andra antenner) tas en isotrop sändare som ger D e = 1 och har ett rumsdiagram som visas i figur 9 som referenssändare.

Förstärkningen är en avgörande parameter för sändningsantenner, eftersom den visar hur många gånger den effekt som tillförs riktningsantennen måste minskas jämfört med referensen så att fältstyrkan i huvudriktningen förblir oförändrad.

KND och KU uttrycks huvudsakligen i decibel: 10lgD, 10lgG.

Slutsats

Således undersökte vi några av antennens fältkarakteristika, som härrör från strålningsmönstret och energiegenskaperna (DC och förstärkning). Antennförstärkningen är alltid mindre än riktningskoefficienten, eftersom förstärkningen tar hänsyn till förluster i antennen. Förluster kan uppstå på grund av reflektion av kraft tillbaka in i matningsledningen, strömflödet bakom väggarna (till exempel ett horn), skuggning av diagrammet av strukturella delar av antennen, etc. I verkliga antennsystem , skillnaden mellan förstärkning och förstärkning kan vara 1,5-2 dB.

Nivån på sidoloberna av strålningsmönstret

Sidolobsnivå (SLL) antennstrålningsmönster (DP) - den relativa (normaliserade till maximala RP) nivån av antennstrålning i sidolobernas riktning. Vanligtvis uttrycks UBL i decibel.

Ett exempel på ett antennstrålningsmönster och parametrar: bredd, riktning, UBL, bakåtstrålningskoefficient

Mönstret för en antenn i verklig (ändlig storlek) är en oscillerande funktion i vilken riktningen för huvudstrålningen (maximal) strålningen och huvudloben för mönstret som motsvarar denna riktning identifieras, såväl som riktningarna för andra lokala maximum för mönstret och mönstrets motsvarande så kallade sidolober.

• Vanligtvis, UBL förstås som den relativa nivån för mönstrets största sidolob. För riktade antenner är som regel den största sidoloben den första (intill huvud) sidoloben.

• Används också genomsnittlig lateral strålningsnivå(mönstret är medelvärde i sektorn för laterala strålningsvinklar), normaliserat till det maximala mönstret.

Som regel används en separat parameter för att bedöma strålningsnivån i "bakåt" riktning (i motsatt riktning mot mönstrets huvudlob), och denna strålning beaktas inte vid uppskattning av UBL.

Orsaker till nedgången i UBL

• I mottagningsläget är en antenn med låg UBL "mer brustålig", eftersom den bättre väljer det önskade signalutrymmet mot bakgrund av brus och störningar, vars källor är placerade i sidolobernas riktningar
• En antenn med låg UBL ger systemet större elektromagnetisk kompatibilitet med annan radioelektronik och högfrekventa enheter
• En antenn med låg UBL ger systemet större smygförmåga
• I antennen till det automatiska målspårningssystemet är felaktig spårning av sidolober möjlig
• En minskning av UBL (vid en fast bredd av mönstrets huvudlob) leder till en ökning av strålningsnivån i riktning mot mönstrets huvudlob (till en ökning av riktningen): antennstrålning i en annan riktning än den huvudsakliga är ett slöseri med energi. Men som regel, med fasta dimensioner på antennen, leder en minskning av UBL till en minskning av prestandakoefficienten, en expansion av mönstrets huvudlob och en minskning av effektiviteten.

Priset att betala för en lägre UBL är utbyggnaden av strålningsmönstrets huvudlob (med fasta antenndimensioner), såväl som som regel en mer komplex design av distributionssystemet och lägre effektivitet (i fasad array) .

Sätt att minska UBL

Det huvudsakliga sättet att minska UBL när man designar en antenn är att välja en jämnare (avtagande mot antennens kanter) rumslig fördelning av strömamplituden. Ett mått på denna "jämnhet" är antennens ytanvändningsfaktor (SUF).

Att minska nivån på individuella sidolober är också möjligt genom att introducera sändare med en speciellt vald amplitud och fas för den exciterande strömmen - kompensationssändare i den fasade arrayen, samt genom att smidigt ändra längden på väggen i den strålande öppningen (i öppningen) antenner).

En ojämn (till skillnad från linjär lag) rumslig fördelning av den aktuella fasen över antennen ("fasfel") leder till en ökning av UBL.

se även

Wikimedia Foundation. 2010.

Se vad "Nivå av strålningsmönstrets sidolober" är i andra ordböcker:

Detta är strålningsnivån för antennen i riktning (vanligtvis) mot det andra maximum av strålningsmönstret. Det finns två nivåer av sidolober: Enligt den första sidoloben Medelnivån för all lateral strålning Negativa sidor av sidan ... ... Wikipedia

Nivån på mönstrets sidolober är nivån av antennstrålning i riktningen (som regel) av det andra maximum av strålningsmönstret. Det finns två nivåer av sidolober: För den första sidoloben Den genomsnittliga nivån av all sidostrålning... ... Wikipedia

sidoloben nivå - Maximal nivå strålningsmönster utanför dess huvudlob. [GOST 26266 90] [Icke-förstörande testsystem. Typer (metoder) och teknik för oförstörande testning. Termer och definitioner (uppslagsbok). Moskva 2003] … …

Ris. 1. Radiointerferometer WSRT ... Wikipedia

Antenn, huvud specifikationer som regleras med vissa fel. Mätantenner är oberoende enheter med bred tillämpning, så att du kan arbeta med olika mätare och källor... ... Wikipedia

Dolph-Chebyshev antennuppsättning- Antennsystem med tvärstrålning, vars kraft till vars element tillförs sådana fasförskjutningar att strålningsmönstret beskrivs av Chebyshev-polynomet. En sådan antenn ger en miniminivå av sidolober i diagrammet... ... Teknisk översättarguide

Strålningsväg i tvärsnittet av en Lunebergslins. Gradering av blått illustrerar beroendet av brytningsindex Luneberg lins är en lins där brytningsindex inte är konstant ... Wikipedia

vågledare med utsvängd ände- Den enklaste typen av hornsändare som används i flerstråleantennsystem. Att utöka bländaren gör det möjligt att förbättra matchningen av vågledaren med ledigt utrymme och minska nivån på sidoloberna för antennstrålningsmönstret. [L... Teknisk översättarguide

Bredbandsmäthornsantenn för frekvenser 0,8 - 18 GHz Hornantenn är en metallstruktur bestående av en alternerande (expanderande) vågledare ... Wikipedia

En enhet för att sända ut och ta emot radiovågor. Sändningsantennen omvandlar energin från högfrekventa elektromagnetiska svängningar koncentrerade i radiosändarens utgångsoscillerande kretsar till energin från utsända radiovågor. Förvandling... ... Stora sovjetiska encyklopedien

Huvudlobens bredd och sidolobens nivå

Bredden på mönstret (huvudloben) bestämmer graden av koncentration av den utsända elektromagnetiska energin. DN breddär vinkeln mellan två riktningar inom huvudloben där amplituden för den elektromagnetiska fältstyrkan är 0,707 nivåer från maxvärdet (eller 0,5 nivåer från värdet för maximal effekttäthet). Bredden på den nedre raden indikeras enligt följande:

2i är mönstrets bredd i termer av effekt vid nivån 0,5;

2i - mönstrets bredd i form av spänning på nivån 0,707.

Indexet E eller H anger mönstrets bredd i motsvarande plan: 2i, 2i. En nivå på 0,5 i effekt motsvarar en nivå på 0,707 i fältstyrka eller en nivå på 3 dB på en logaritmisk skala:

Det är bekvämt att experimentellt bestämma mönstrets bredd med hjälp av en graf, till exempel, som visas i figur 11.

Bild 11

Nivån på mönstrets sidolober bestämmer graden av falsk strålning av det elektromagnetiska fältet från antennen. Det påverkar kvaliteten på elektromagnetisk kompatibilitet med närliggande radioelektroniska system.

Den relativa sidolobsnivån är förhållandet mellan fältstyrkeamplituden i riktningen för den första sidolobens maximum och fältstyrkeamplituden i riktningen för huvudlobens maximum (Figur 12):

Bild 12

Denna nivå uttrycks i absoluta enheter eller i decibel:

Riktningskoefficient och förstärkning för sändningsantennen

Riktningskoefficient (DC) karakteriserar kvantitativt riktningsegenskaperna hos en verklig antenn i jämförelse med en referensrundstrålande (isotropisk) antenn med ett sfäriskt mönster:

KND är ett tal som visar hur många gånger effektflödestätheten P (u, q) för en verklig (riktad) antenn är större än effektflödestätheten P (u, q) för en referens (icke-riktad) antenn för samma riktning och på samma avstånd, förutsatt att antennernas strålningseffekter är desamma:

Med hänsyn till (25) kan vi få:

Förstärkningsfaktorn (GC) för en antenn är en parameter som inte bara tar hänsyn till antennens fokuseringsegenskaper, utan också dess förmåga att omvandla en typ av energi till en annan.

KU- detta är ett tal som visar hur många gånger effektflödestätheten P (u, c) för en verklig (riktad) antenn är större än effektflödestätheten PE (u, c) för en referensantenn (icke-riktad) för samma riktning och på samma avstånd, förutsatt att den effekt som tillförs antennerna är densamma.

Vinsten kan uttryckas i termer av effektivitet:

var är antenneffektiviteten. I praktiken används antennförstärkningen i riktning mot maximal strålning.

Fasstrålningsmönster. Konceptet med antennens fascentrum

Fas diagram fokusär beroendet av fasen av det elektromagnetiska fältet som sänds ut av antennen på vinkelkoordinaterna.

Eftersom i den bortre delen av antennen fältvektorerna E och H är i fas, är fasmönstret lika relaterat till de elektriska och magnetiska komponenterna i den EMF som emitteras av antennen. Fasmönstret betecknas enligt följande: Ш = Ш (u, ц) vid r = const.

Om W (u, q) = const vid r = const, så betyder det att antennen bildar vågens fasfront i form av en sfär. Mitten av denna sfär, där ursprunget för koordinatsystemet är beläget, kallas antennens fascentrum (PCA). Det bör noteras att inte alla antenner har ett fascentrum.

För antenner som har ett fascentrum och ett flerlobsamplitudmönster med tydliga nollor mellan sig, skiljer sig fältfasen i intilliggande lober med p (180°). Förhållandet mellan amplitud- och fasstrålningsmönstren för samma antenn illustreras i figur 13.

Figur 13 - Amplitud och fasmönster

Utbredningsriktningen för elektromagnetiska vågor och positionen för dess fasfront vid varje punkt i rymden är inbördes vinkelräta.

Nivån på bak- och sidoloberna av spänningsstrålningsmönstret γυ definieras som förhållandet mellan EMF vid antennterminalerna under mottagning - från sidan av max. av bak- eller sidoloben till EMF från sidan av maximum av huvudloben. När en antenn har flera bak- och sidolober av olika storlekar anges vanligtvis nivån på den största loben. Nivån på rygg- och sidoloberna kan också bestämmas av effekt (γ P) genom att kvadrera nivån på rygg- och sidoloberna med spänning. I strålningsmönstret som visas i fig. 16 har rygg- och sidoloberna samma nivå, lika med 0,13 (13%) i EMF eller 0,017 (1,7%) i kraft. Bak- och sidolober på riktade mottagare tv-antennerär vanligtvis i intervallet 0,1... ,25 (spänning).

I litteraturen, när man beskriver riktningsegenskaperna för mottagnings-TV-antenner, anges ofta nivån på bak- och sidoloberna, lika med det aritmetiska medelvärdet av nivåerna för loberna vid mitten och extrema frekvenser TV-kanal. Låt oss anta att nivån på loberna (enligt EMF) för antennmönstret för den 3:e kanalen (f = 76 ... 84 MHz) är: vid frekvenser 75 MHz - 0,18; 80 MHz - 0,1; 84 MHz - 0,23. Den genomsnittliga nivån av kronbladen kommer att vara lika med (0,18+0,1+0,23)/3, dvs 0,17. Brusimmuniteten hos en antenn kan kännetecknas av den genomsnittliga nivån på loberna endast om det i TV-kanalens frekvensband inte finns några skarpa "spikar" i nivån på loberna som avsevärt överstiger den genomsnittliga nivån.

En viktig anmärkning måste göras angående brusimmuniteten hos en vertikalt polariserad antenn. Låt oss vända oss till strålningsmönstret som visas i fig. 16. I detta diagram, typiskt för horisontellt polariserade antenner i horisontalplanet, är huvudloben separerad från bak- och sidoloberna genom nollmottagningsriktningarna. Vertikala polarisationsantenner (till exempel "vågkanal"-antenner med vertikala vibratorer) har inte noll mottagningsriktningar i horisontalplanet. Därför är bak- och sidoloberna i detta fall inte klart definierade och brusimmunitet definieras i praktiken som förhållandet mellan signalnivån som tas emot från framåtriktningen och signalnivån som tas emot från bakåtriktningen.

Få. Ju mer riktad antennen är, dvs ju mindre öppningsvinkeln för huvudloben är och ju lägre nivån är på strålningsmönstrets bakre och sidolober, desto större är EMF vid antennterminalerna.

Låt oss föreställa oss att en symmetrisk halvvågsvibrator är placerad vid en viss punkt i det elektromagnetiska fältet, orienterad mot maximal mottagning, det vill säga placerad så att dess längdaxel är vinkelrät mot radiovågens ankomstriktning. En viss spänning Ui utvecklas vid en matchad belastning kopplad till vibratorn, beroende på fältstyrkan vid mottagningspunkten. Låt oss lägga det härnäst! på samma punkt i fältet, istället för en halvvågsvibrator, en antenn med större riktning mot maximal mottagning, till exempel en antenn av typen "vågkanal", vars riktningsmönster visas i fig. 16. Vi kommer att anta att denna antenn har samma belastning som halvvågsvibratorn och även är matchad med den. Eftersom "vågkanal"-antennen är mer riktad än en halvvågsvibrator, blir spänningen över dess last U2 större. Spänningsförhållandet U 2 /’Ui är spänningsförstärkningen Ki för en fyrelementsantenn eller, som det annars kallas, "fältet".

Således kan spänningen eller "fältförstärkningen" hos en antenn definieras som förhållandet mellan spänningen som utvecklas av antennen vid en matchad belastning och spänningen som utvecklas vid samma belastning av en halvvågsvibrator som är anpassad till den. Båda antennerna anses vara placerade på samma punkt i det elektromagnetiska fältet och orienterade mot maximal mottagning. Begreppet effektförstärkning Kp används också ofta, vilket är lika med kvadraten på spänningsförstärkningen (K P = Ki 2).

Vid bestämning av vinsten måste två punkter betonas. För det första, för att antenner av olika design ska jämföras med varandra, jämförs var och en av dem med samma antenn - en halvvågsvibrator, som anses vara en referensantenn. För det andra, för att i praktiken få en förstärkning i spänning eller effekt, som bestäms av förstärkningen, är det nödvändigt att orientera antennen mot maximum av den mottagna signalen, dvs. så att maximum av strålningsmönstrets huvudlob är orienterad mot radiovågens ankomst. Förstärkningen beror på antennens typ och design. Låt oss vända oss till en antenn av typen "vågkanal" för förtydligande. Förstärkningen av denna antenn ökar med antalet direktörer. Fyrelementsantennen (reflektor, aktiv vibrator och två direktörer) har en spänningsförstärkning på 2; sju-element (reflektor, aktiv vibrator och fem regissörer) - 2.7. Detta innebär att om istället för halvvåg

vibrator använder en antenn med fyra element), då kommer spänningen vid TV-mottagarens ingång att öka med 2 gånger (effekt med 4 gånger), och en sju-elements antenn med 2,7 gånger (effekt med 7,3 gånger).

Värdet på antennförstärkningen anges i litteraturen antingen i förhållande till en halvvågsvibrator eller i förhållande till den så kallade isotropiska sändaren. En isotrop radiator är en tänkt antenn som helt saknar riktningsegenskaper, och det rumsliga strålningsmönstret har motsvarande form av en -sfär. Isotropa sändare finns inte i naturen, och en sådan sändare är helt enkelt en bekväm standard med vilken riktningsegenskaperna hos olika antenner kan jämföras. Den beräknade spänningsförstärkningen för halvvågsvibratorn i förhållande till den isotropa sändaren är 1,28 (2,15 dB). Därför, om spänningsförstärkningen för någon antenn i förhållande till en isotrop sändare är känd, dividera den med 1,28. vi får förstärkningen av denna antenn i förhållande till halvvågsvibratorn. När förstärkningen i förhållande till en isotrop förare anges i decibel, subtraherar du 2,15 dB för att bestämma förstärkningen i förhållande till en halvvågsvibrator. Till exempel är spänningsförstärkningen för antennen i förhållande till en isotrop sändare 2,5 (8 dB). Då blir förstärkningen för samma antenn relativt halvvågsvibratorn 2,5/1,28, dvs 1,95^ och i decibel 8-2,15 = 5,85 dB.

Den verkliga förstärkningen i signalnivån vid TV-ingången, given av en eller annan antenn, beror naturligtvis inte på vilken referensantenn - halvvågsvibrator eller isotrop sändare - förstärkningen specificeras i förhållande till. I den här boken ges förstärkningsvärden i förhållande till en halvvågsvibrator.

I litteraturen bedöms antennernas riktningsegenskaper ofta av riktningskoefficienten, som representerar förstärkningen i signaleffekt i belastningen, förutsatt att antennen inte har några förluster. Riktningskoefficienten är relaterad till effektförstärkningen Kr av relationen

Om du mäter spänningen vid mottagaringången kan du använda samma formel för att bestämma fältstyrkan vid mottagningsplatsen.

Bredden på mönstret (huvudloben) bestämmer graden av koncentration av den utsända elektromagnetiska energin.

Bredden på mönstret är vinkeln mellan två riktningar och inom huvudloben, där amplituden för den elektromagnetiska fältstyrkan är en nivå på 0,707 från det maximala värdet (eller en nivå på 0,5 från det maximala effekttäthetsvärdet).

Mönstrets bredd betecknas enligt följande: 2θ 0,5 är mönstrets bredd i termer av effekt vid nivån 0,5; 2θ 0,707 - mönstrets bredd enligt intensiteten på nivån 0,707.

Indexet E eller H som visas ovan betyder mönstrets bredd i motsvarande plan: , . En nivå på 0,5 i effekt motsvarar en nivå på 0,707 i fältstyrka eller en nivå på 3 dB på en logaritmisk skala:

Strålbredden för samma antenn, representerad av fältstyrka, effekt eller logaritmisk skala och mätt på motsvarande nivåer, kommer att vara densamma:

Experimentellt kan mönstrets bredd lätt hittas från grafen för mönstret som avbildas i ett eller annat koordinatsystem, till exempel, som visas i figuren.

Nivån på mönstrets sidolober bestämmer graden av falsk strålning av det elektromagnetiska fältet från antennen. Det påverkar sekretessen för driften av en radioteknisk anordning och kvaliteten på elektromagnetisk kompatibilitet med närliggande radioelektroniska system.

Relativ sidolobsnivå är förhållandet mellan fältstyrkans amplitud i riktningen för sidolobens maximum och fältstyrkans amplitud i riktningen för huvudlobens maximum:

I praktiken uttrycks denna nivå i absoluta enheter, eller i decibel. Nivån på den första sidoloben är av största intresse. Ibland arbetar de med den genomsnittliga nivån av sidolober.

4. Riktningskoefficient och förstärkning för sändningsantennen.

Riktningskoefficienten karakteriserar kvantitativt riktningsegenskaperna hos verkliga antenner i jämförelse med en referensantenn, som är en helt rundstrålande (isotropisk) sändare med ett sfäriskt mönster:

Effektivitetsfaktorn är ett tal som visar hur många gånger effektflödestätheten P(θ,φ) för en verklig (riktad) antenn är större än effektflödestätheten

PE (θ,φ) för referensantennen (rundstrålande) för samma riktning och på samma avstånd, förutsatt att antennernas strålningseffekter är desamma:

Med hänsyn till (1) kan vi få:

där D 0 är riktningen i riktningen för maximal strålning.

I praktiken, när vi talar om antenneffektivitet, menar vi ett värde som helt bestäms av antennstrålningsmönstret:

I tekniska beräkningar används en ungefärlig empirisk formel som relaterar riktningsfaktorn till bredden på antennmönstret i huvudplanen:

Eftersom det i praktiken är svårt att bestämma strålningseffekten för en antenn (och i ännu högre grad att uppfylla villkoret för likhet mellan strålningseffekterna för referensantennerna och de verkliga antennerna), introduceras begreppet antennförstärkning, som tar hänsyn till att bara antennens fokuseringsegenskaper, men också dess förmåga att omvandla en typ av energi till en annan .

Detta uttrycks i det faktum att i en definition som liknar effektivitetsfaktorn ändras tillståndet, och det är uppenbart att referensantennens effektivitet är lika med enhet:

där P A är den ström som tillförs antennen.

Då uttrycks riktningskoefficienten i termer av riktningskoefficienten enligt följande:

där η A är antenneffektiviteten.

I praktiken används G 0 - antennförstärkningen i riktning mot maximal strålning.

5. Fasstrålningsmönster. Konceptet med antennens fascentrum.

Fasstrålningsmönstret är beroendet av fasen av det elektromagnetiska fältet som emitteras av antennen på vinkelkoordinaterna. Eftersom i den bortre delen av antennen fältvektorerna E och H är i fas, är fasmönstret lika relaterat till de elektriska och magnetiska komponenterna i den EMF som emitteras av antennen. FDN betecknas enligt följande:

Ψ = Ψ (θ,φ) för r = konst.

Om Ψ (θ,φ) vid r = const, så betyder detta att antennen bildar fasfronten på vågen i form av en sfär. Mitten av denna sfär, där ursprunget för koordinatsystemet är beläget, kallas antennens fascentrum (PCA). Alla antenner har inte ett fascentrum.

För antenner som har ett fascentrum och ett flerlobsamplitudmönster med tydliga nollor mellan sig, skiljer sig fältfasen i intilliggande lober med (180 0). Förhållandet mellan amplitud- och fasstrålningsmönstren för samma antenn illustreras av följande figur.

Eftersom utbredningsriktningen för elektromagnetiska vågor och läget för dess fasfront är ömsesidigt vinkelräta vid varje punkt i rymden, genom att mäta läget för vågens fasfront, är det möjligt att indirekt bestämma riktningen till strålningskällan (riktningen) fasmetoder).