Малюнак 1. Вобласці галоўнага і бакавых пялёсткаў выпраменьвання, якія выкарыстоўваюцца для вызначэння эфектыўнасці выпраменьвання антэны.
Што такое эфектыўнасць прамяня антэны?
Эфектыўнасць прамяня антэны, якую таксама называюць эфектыўнасцю галоўнага прамяня, — гэта доля агульнай выпраменьвальнай магутнасці антэны, якая трапляе ў вызначаную вобласць галоўнага прамяня. Яна адказвае на практычнае пытанне канструкцыі: колькі даступнага выпраменьвання сканцэнтравана ў напрамку меркаванага вуглавога сектара, а не размеркавана па бакавых і задніх пялёстках?
Для прыёмнай антэны ўзаемнасць дазваляе разглядаць тую ж ідэю як долю прынятай магутнасці, сабранай праз галоўны прамень, калі навакольнае поле і ўмовы палярызацыі вызначаны паслядоўна. Таму эфектыўнасць прамяня асабліва карысная ў радарнай, радыяметрычнай, спадарожнікавых лініях сувязі, мікрахвалевых сістэмах кропка-кропка і вымярэннях антэн, дзе энергія, якая паступае з непажаданых напрамкаў або сыходзіць у непажаданых напрамках, можа знізіць дакладнасць або павялічыць перашкоды.
На малюнку 1 галоўны пялёстак мае цэнтр на восі z. Калі вугал конусу θ1пазначае першы нуль або іншую відавочна зададзеную мяжу галоўнага прамяня, эфектыўнасць прамяня разлічваецца шляхам інтэгравання дыяграмы накіраванасці магутнасці ўнутры гэтага конусу і дзялення яе на магутнасць, інтэграваную па ўсёй дыяграме накіраванасці.
Формула эфектыўнасці прамяня антэны
Выкарыстоўваючы нармалізаваную мадэль магутнасці Pn(θ,φ), агульны выраз эфектыўнасці прамяня паказаны ніжэй:
Лічнік прадстаўляе магутнасць, якая знаходзіцца ўнутры абранага цялеснага вугла галоўнага прамяня, ΩMBНазоўнік прадстаўляе агульную выпраменьваную магутнасць, інтэграваную па 4π стэрадыянах. Атрыманае значэнне, ηB, не мае памераў і звычайна паказваецца ў працэнтах.
- Pn(θ,φ)— нармалізаваная дыяграма магутнасці. Калі выкарыстоўваюцца вымераныя дадзеныя электрычнага поля, адпаведны член магутнасці прапарцыйны |E|2.
- ΩMB— зададзеная вобласць галоўнага пучка, часта абмежаваная першымі нулямі або вызначаным вуглом конусу.
- θ і φ— каардынаты вышыні і азімута, якія выкарыстоўваюцца для апісання поўнай дыяграмы выпраменьвання.
Мяжа галоўнага прамяня заўсёды павінна быць указана разам з вынікам. Дзве лабараторыі могуць атрымаць розныя лікавыя значэнні з аднаго і таго ж шаблону, калі адна інтэгруе па першым нулі, а другая выкарыстоўвае фіксаваны вуглавы конус. Для прыблізна ратацыйна-сіметрычнага алоўкавага прамяня інтэграванне можна спрасціць, як паказана ў наступным выразе.
Як вымяраецца эфектыўнасць прамяня антэны?
Эфектыўнасць прамяня атрымліваецца з дадзеных дыяграмы накіраванасці, а не з аднаго паказання дыяграмы прыцэльвання. Можна выкарыстоўваць калібраваны дыяпазон далёкага поля, выпрабавальны дыяпазон кампактнай антэны або сістэму блізкага поля з правераным пераўтварэннем далёкага поля. Для фазаваных антэнных рашотак вымярэнне варта паўтараць для кожнага неабходнага стану прамяня, частаты і палярызацыі, паколькі памылкі сканавання і амплітуды або фазы могуць пераразмяркоўваць магутнасць па бакавых пялёстках.
- Вымерайце дыяграму выпраменьванняпа дастатковай колькасці вуглавога пакрыцця, каб уключыць галоўны прамень, бакавыя пялёсткі і задні пялёстак.
- Пераўтварыце вымеранае поле ў дынаміку магутнасціі прымяніць тую ж нармалізацыю да кожнага вуглавога ўзору.
- Вызначце мяжу галоўнага пучка, напрыклад, контур першага нулявога значэння або зададзены вугал конусу.
- Інтэгруйце сілу ўнутры гэтай мяжыі падзяліць яго на ступень, інтэграваную па ўсім узоры.
- Паведаміце пра ўмовы выпрабаванняў, у тым ліку частату, палярызацыю, стан прамяня, вуглавое разрозненне і вызначэнне мяжы.
Пара двухмерных разрэзаў у плоскасці E і H можа паказаць шырыню прамяня і паводзіны бакавых пялёсткаў, але звычайна яна не дае поўнага трохмернага значэння эфектыўнасці прамяня, калі не абгрунтавана ратацыйная сіметрыя. Поўная сфера або дастаткова поўныя дадзеныя дыяграмы накіраванасці даюць больш абгрунтаваны вынік. Даведайцеся больш пра RF MISO.магчымасці тэставання антэн.
Эфектыўнасць прамяня ў параўнанні з іншымі тэрмінамі эфектыўнасці антэны
Эфектыўнасць прамяня супраць эфектыўнасці выпраменьвання
Эфектыўнасць выпраменьванняпараўноўвае выпраменьваную магутнасць з магутнасцю, якую прымае антэна, і таму адлюстроўвае страты ў правадніку і дыэлектрыку.Эфектыўнасць прамяняапісвае, куды ідзе выпраменьваная магутнасць. Антэна можа мець нізкія ўнутраныя страты, але пры гэтым мець сціплую эфектыўнасць прамяня, калі значная магутнасць з'яўляецца ў бакавых пялёстках або заднім пялёстку.
Эфектыўнасць прамяня ў параўнанні з накіраванасцю і ўзмацненнем
Накіраванасцьапісвае пікавую канцэнтрацыю дыяграмы накіраванасці адносна ізатропнага выпраменьвальніка. Каэфіцыент узмацнення спалучае накіраванасць з эфектыўнасцю выпраменьвання, у той час як рэалізаваны каэфіцыент узмацнення таксама ўлічвае неадпаведнасць імпедансу. Эфектыўнасць прамяня адрозніваецца тым, што ён інтэгруе магутнасць па ўсёй вуглавой вобласці, а не ацэньвае толькі кірунак піка.
Эфектыўнасць прамяня ў параўнанні з шырынёй прамяня
Шырыня прамяня пры палове магутнасці — гэта вуглавая шырыня паміж кропкамі -3 дБ галоўнага пялёстка. Вузкі прамень часта суправаджаецца высокай накіраванасцю, але сам па сабе ён не сведчыць аб высокай эфектыўнасці прамяня. Дыяграма накіраванасці можа мець вузкі пік і ўсё яшчэ накіроўваць значную энергію ў бакавыя пялёсткі. Таму шырыню прамяня і ўзровень бакавых пялёсткаў неабходна разглядаць разам з інтэграваным значэннем эфектыўнасці прамяня.
Што кантралюе эфектыўнасць прамяня антэны?
1. Узроўні бакавых і задніх пялёсткаў
Магутнасць па-за абранай вобласці галоўнага прамяня непасрэдна зніжае эфектыўнасць прамяня. Высокія бакавыя пялёсткі могуць узнікаць з-за разрываў апертуры, адлегласці паміж рашоткамі, памылак амплітуды або профілю асвятлення, які не быў аптымізаваны для патрэбнай схемы. Зваротнае выпраменьванне і рассейванне ад бліжэйшых структур могуць мець падобны эфект.
2. Падсвятленне дыяфрагмы і звужэнне амплітуды
Апертурныя антэны і рашоткі выкарыстоўваюць размеркаванне амплітуды па ўсёй выпраменьвальнай апертуры. Амаль раўнамернае размеркаванне можа забяспечыць вузкі галоўны прамень і высокую накіраванасць, але яно таксама можа прывесці да параўнальна высокіх бакавых пялёсткаў. Ужыванне звужэння амплітуды можа падавіць бакавыя пялёсткі і накіраваць большую частку агульнай магутнасці дыяграмы накіраванасці ў патрэбную вобласць, хоць празмернае звужэнне можа пашырыць галоўны прамень і знізіць пікавае ўзмацненне або эфектыўнасць апертуры. Такім чынам, найлепшы выбар налады з'яўляецца кампрамісам, які залежыць ад канкрэтнага прымянення.
3. Пераліванне корму і структурная блакіроўка
У рэфлектарнай антэне энергія, якая не трапляе міма рэфлектара, перацякае і не спрыяе фарміраванню патрэбнага асноўнага прамяня. Апоры асвятляльнага прывада, субрабітар або блізкае абсталяванне таксама могуць блакаваць або рассейваць частку поля апертуры. Правільны выбар асвятляльнага прывада, пазіцыянаванне фокуснай кропкі і механічнае выраўноўванне дапамагаюць кантраляваць гэтыя страты і непажаданыя пялёсткі выпраменьвання.
4. Фазавыя, амплітудныя і павярхоўныя памылкі
Дысбаланс фазы паміж элементамі рашоткі, нераўнамерныя страты падачы, вытворчыя дапушчэнні, памылка паверхні адбівальніка і скажэнне абцякальніка могуць адхіляць энергію ад мэтавага прамяня. Гэтыя эфекты звычайна становяцца больш важнымі па меры павелічэння частаты, таму што фіксаваная памылка памераў прадстаўляе большую частку даўжыні хвалі.
5. Чысціня палярызацыі
Некаторыя вызначэнні эфектыўнасці прамяня ўключаюць толькі магутнасць у патрэбнай палярызацыі. Крыжаванае палярызаванае выпраменьванне ўнутры або звонку асноўнага прамяня можа знізіць пазначанае значэнне. Палярызацыю варта паслядоўна ўказваць пры мадэляванні, вымярэннях і сістэмных патрабаваннях.
Эфектыўнасць прамяня, шырыня прамяня і прапускная здольнасць адрозніваюцца
Эфектыўнасць прамяня— гэта інтэграванае каэфіцыент вуглавой магутнасці.Шырыня прамяняапісвае вуглавую шырыню галоўнага пялёстка на зададзеным узроўні, звычайна ў кропках паловы магутнасці або -3 дБ.Прапускная здольнасць антэныапісвае дыяпазон частот, у якім задавальняюцца выбраныя патрабаванні. Гэтыя параметры ўплываюць адзін на аднаго, але яны не ўзаемазаменныя.
Канструкцыя можа падтрымліваць прымальны КСХН у шырокім дыяпазоне частот, у той час як кірунак прамяня, узровень бакавых пялёсткаў або эфектыўнасць прамяня істотна змяняюцца паблізу краёў паласы. Таму характарыстыкі дыяграмы накіраванасці варта правяраць на некалькіх частотах, а не выводзіць толькі з паласы прапускання імпедансу. Падрабязнае апісанне азначэнняў дыяпазону частот гл.Прапускная здольнасць антэны.
Як можна палепшыць эфектыўнасць прамяня?
- Выберыце канічную дыяфрагму, якая ўраўнаважвае падаўленне бакавых пялёсткаў, шырыню асноўнага прамяня і ўзмацненне.
- Аптымізуйце становішча падачы адбівальніка, асвятленне краёў і пераліў.
- Выкарыстоўвайце адпаведны інтэрвал паміж элементамі і дакладнае кіраванне амплітудай або фазай у масівах, каб пазбегнуць пялёсткаў рашоткі.
- Паменшыце закаркаванне, рассейванне кабеляў і непажаданае ўзаемадзеянне з мантажнай канструкцыяй або абцякальнікам.
- Кантралюйце дапушчальныя адхіленні на апрацоўку, дакладнасць паверхні і выраўноўванне на самай высокай рабочай частаце.
- Праверце кополярныя і крос-палярныя дыяграмы накіраванасці па ўсім працоўным дыяпазоне і ў кожным неабходным стане прамяня.
Дзе найбольш важная эфектыўнасць далёкага святла?
Эфектыўнасць высокага прамяня асабліва каштоўная, калі магутнасць або прыманая энергія павінны быць абмежаваныя выразна акрэсленым напрамкам. Тыповымі прыкладамі з'яўляюцца радар адсочвання і візуалізацыі цэляў, спадарожнікавыя камунікацыйныя лініі, радыёастраномія і радыеметрыя, мікрахвалевыя лініі сувязі "кропка-кропка", сістэмы адбівальнік-падсілкоўванне, калібравальныя антэны і электронна кіраваныя рашоткі.
Няма універсальнага працэнта эфектыўнасці прамяня, які б быў правільным для кожнай антэны. Карыснае патрабаванне павінна ўказваць рабочую частату, палярызацыю, стан прамяня і вуглавую мяжу, а таксама прымальныя характарыстыкі бакавых і задніх пялёсткаў. Гэта дазваляе непасрэдна параўноўваць дадзеныя пастаўшчыка, мадэляванне і вынікі вымярэнняў.
Што пакупнікі павінны праверыць у тэхнічным апісанні антэны?
Калі важна кіраваць прамянём, не ацэньвайце антэну толькі па пікавым узмацненні. Спытайце ў вытворцы, якія дадзеныя дыяграмы накіраванасці і ўмовы выпрабаванняў даступныя для дакладнай мадэлі і дыяпазону частот.
- Дыяпазон рабочых частот і частоты, якія выкарыстоўваюцца для вымярэнняў шаблонаў
- Залежнасць узмацнення, шырыні прамяня палавіннай магутнасці і ўзроўню першага бакавога пялёстка ад частаты
- Дыяграмы накіраванасці ў кополярных і крос-палярных плоскасцях або па сферычнай разгортцы
- Вуглавая мяжа і палярызацыя, якія выкарыстоўваюцца для разліку эфектыўнасці прамяня, калі гэта значэнне зададзена
- КСХН, інтэрфейс раздыма або хвалявода, магутнасць і патрабаванні да навакольнага асяроддзя
- Механічныя дапушчэнні, мантажная схема і любая канфігурацыя абцякальніка або адбівальніка з падачай
Рашэнні для мікрахвалевых антэн RF MISO
RF MISO пастаўляе мікрахвалевыя і міліметровыя антэны для вымярэнняў, радараў, сувязі і сістэмнай інтэграцыі. Адпаведныя сямействы прадуктаў ўключаюцьстандартныя рупорныя антэны са ўзмацненнем, рэфлектарныя антэныіантэнныя рашоткіСпецыфікацыі канкрэтнай мадэлі і даступныя дадзеныя выпрабаванняў варта прааналізаваць у параўнанні з патрабаванай частатой, палярызацыяй, узмацненнем і характарыстыкамі дыяграмы накіраванасці.
Для выбару антэны або індывідуальных патрабаванняў,звязацца з РФ MISO at info@rf-miso.com.
Час публікацыі: 12 ліпеня 2024 г.
