Pomiar anteny

pomiaru anten odnoszą się do testowania anten w celu upewnienia się, że antena spełnia specyfikacje lub po prostu do jej scharakteryzowania. Typowe parametry anten to zysk , szerokość pasma , charakterystyka promieniowania , szerokość wiązki , polaryzacja i impedancja .

Charakterystyka anteny to odpowiedź anteny na falę płaską padającą z danego kierunku lub względna gęstość mocy fali transmitowanej przez antenę w danym kierunku. W przypadku anteny odwrotnej te dwa wzory są identyczne. Opracowano wiele technik pomiaru charakterystyki anteny. Pierwszą opracowaną techniką był zasięg dalekiego pola, w którym testowana antena (AUT) jest umieszczana w dalekim polu anteny zasięgu. Ze względu na rozmiar wymagany do stworzenia zasięgu dalekiego pola dla dużych anten, opracowano techniki bliskiego pola, które umożliwiają pomiar pola na powierzchni blisko anteny (zwykle 3 do 10 razy większej niż długość fali ) . Następnie przewiduje się, że ten pomiar będzie taki sam w nieskończoności . Trzecią powszechną metodą jest zakres kompaktowy, który wykorzystuje reflektor do wytworzenia pola w pobliżu AUT, które wygląda mniej więcej jak fala płaska.

Zasięg pola dalekiego (FF)

Zasięg pola dalekiego był oryginalną techniką pomiaru anteny i najprostszą; polega na umieszczeniu testowanej anteny (AUT) w dużej odległości od oprzyrządowania . Ogólnie $uważana$ lub odległość Fraunhofera jest za

${\ Displaystyle D _ {\ mathsf {Frnh}} = {\ Frac {\ 2d ^ {2} \ } {\ lambda}} \}$

gdzie $długością$ najszerszą średnicą anteny w dowolnym kierunku, a $jest$ fali radiowej. Oddzielenie AUT i standardowej anteny odbiorczej na taką odległość zmniejsza wykrywalną zmianę fazy w AUT na tyle, aby uzyskać dość dokładne oszacowanie charakterystyki anteny na dużej odległości.

Standard pomiaru anten IEEE (identyfikator dokumentu IEEE-Std-149-1979) sugeruje konfigurację do pomiaru i różne techniki zarówno dla zakresów dalekiego pola, jak i zakresów odbicia od ziemi (omówione poniżej).

Zasięg bliskiego pola (NF)

Główny artykuł: Elektromagnetyczny skaner bliskiego pola

Planarny zasięg bliskiego pola

Planarne pomiary bliskiego pola są przeprowadzane przez skanowanie małej anteny sondy nad płaską powierzchnią. Pomiary te są następnie przekształcane do pola dalekiego za pomocą transformaty Fouriera , a dokładniej przez zastosowanie metody znanej jako faza stacjonarna do transformaty Laplace'a . W pomiarach bliskiego pola istnieją trzy podstawowe typy skanów planarnych.

Prostokątne skanowanie planarne

Sonda porusza się w kartezjańskim układzie współrzędnych , a jej ruch liniowy tworzy regularną prostokątną siatkę próbkowania z maksymalnym odstępem między próbkami w polu bliskim Δx = Δy = λ /2.

Polarne skanowanie planarne

Bardziej skomplikowanym rozwiązaniem metody skanowania prostokątnego jest metoda płaskiego skanowania biegunowego.

Dwubiegunowe skanowanie planarne

Technika bipolarna jest bardzo podobna do płaskiej konfiguracji biegunowej.

Cylindryczny zasięg bliskiego pola

Cylindryczne zakresy bliskiego pola mierzą pole elektryczne na cylindrycznej powierzchni blisko AUT. Stosowane są harmoniczne cylindryczne , które przekształcają te pomiary na pole dalekie.

Sferyczny zasięg bliskiego pola

Sferyczne zakresy bliskiego pola mierzą pole elektryczne na kulistej powierzchni blisko AUT. Harmoniczne sferyczne są wykorzystywane do przekształcania tych pomiarów w pole dalekie

Zakresy wolnej przestrzeni

Wzór na rozproszenie promieniowania elektromagnetycznego i propagację informacji to:

${\ Displaystyle \ D ^ {2} = {\ Frac {P} {\ S \}} \ \ propto \ 3 {\ mathsf {\ dB}} \,}$

gdzie D oznacza odległość, moc P i prędkość S.

Równanie oznacza, że ​​podwojenie odległości komunikacji wymaga czterokrotności mocy. Oznacza to również, że podwójna moc umożliwia podwójną prędkość komunikacji (szybkość transmisji). Podwójna moc to wzrost o około 3 dB (lub dokładnie 10 × log ₁₀ (2) ≈ 3,0103000 ). Oczywiście w prawdziwym świecie istnieje wiele innych zjawisk, które komplikują szacowaną dostarczaną moc, takie jak anulowanie Fresnela, utrata ścieżki, szum tła itp.

Kompaktowy asortyment

Kompaktowy zakres testowania anten (CATR) to urządzenie, które służy do wygodnego testowania systemów antenowych na częstotliwościach, na których uzyskanie odstępu dalekiego pola do AUT byłoby niewykonalne przy użyciu tradycyjnych metod wolnej przestrzeni . Został wynaleziony przez Richarda C. Johnsona z Georgia Tech Research Institute . CATR wykorzystuje antenę źródłową, która emituje sferyczne czoło fali i jeden lub więcej reflektorów wtórnych w celu kolimacji wypromieniowanego sferycznego czoła fali w płaskie czoło fali w żądanej strefie testowej. wykonania wykorzystuje do tego celu antenę tubową i reflektor paraboliczny .

CATR jest używany do częstotliwości mikrofal i fal milimetrowych $,$ gdzie dalekiego pola jest duża, na -wzmocnić anteny odblaskowe. Rozmiar wymaganego zasięgu może być znacznie mniejszy niż rozmiar wymagany dla pełnowymiarowej komory bezechowej dalekiego pola, chociaż koszt wytworzenia specjalnie zaprojektowanego reflektora CATR może być kosztowny ze względu na konieczność zapewnienia precyzji powierzchni odbijającej (zazwyczaj dokładność powierzchni mniejsza niż 1/100 wiązki . λ RMS ) oraz specjalną obróbkę krawędzi odbłyśnika w celu uniknięcia ugiętych fal, które mogą zakłócać pożądany wzór

Podwyższony zasięg

W podwyższonym zakresie zarówno AUT, jak i antena pomiarowa są montowane na kilku długościach fal nad poziomem gruntu, aby zmniejszyć zakłócenia powodowane przez fale odbite od ziemi.

Zakres nachylenia

W skośnym zasięgu antena odbiorcza jest zamontowana wyżej nad ziemią niż AUT, albo przez nachylenie powierzchni ziemi w dół od mocowania AUT, albo przez umieszczenie anteny odbiorczej na znacznie wyższym maszcie. Nachylona ziemia (rzeczywista lub efektywna) służy jako środek do wyeliminowania lub zmniejszenia zakłóceń spowodowanych symetrycznym odbiciem fal, poprzez ustawienie fal odbitych pod kątem, aby odbijały się pod anteną odbiorczą. Teoretycznie tę samą technikę można zastosować w odwrotnej kolejności, aby odbić większość fal odbitych od ziemi nad anteną odbiorczą.

Parametry anteny

Zobacz też: Antena (radio) § Charakterystyka

Z wyjątkiem polaryzacji, SWR jest najłatwiejszym do zmierzenia parametrem powyżej. Impedancję można zmierzyć za pomocą specjalistycznego sprzętu, ponieważ odnosi się to do złożonego SWR. Pomiar charakterystyki promieniowania wymaga wyrafinowanej konfiguracji, w tym znacznej wolnej przestrzeni (wystarczającej do umieszczenia czujnika w dalekim polu anteny lub komory bezechowej przeznaczonej do pomiarów anteny), dokładnego przestudiowania geometrii eksperymentu oraz specjalistycznego sprzętu pomiarowego, który obraca antenę podczas pomiarów .

Charakterystyka promieniowania

Główny artykuł: wzór promieniowania

Wzór promieniowania jest graficznym przedstawieniem względnego natężenia pola wysyłanego lub odbieranego przez antenę i przedstawia listki boczne i tylne. Ponieważ anteny promieniują w przestrzeni, często do opisania anteny potrzeba kilku krzywych. Jeśli promieniowanie anteny jest symetryczne względem osi (jak to ma miejsce w przypadku anten dipolowych, spiralnych i niektórych parabolicznych ), wystarczy jeden wykres.

Każdy dostawca/użytkownik anteny ma inne standardy, a także formaty kreślenia. Każdy format ma swoje zalety i wady. Charakterystykę promieniowania anteny można zdefiniować jako zbiór wszystkich punktów, w których emitowana moc na jednostkę powierzchni jest taka sama. Wypromieniowana moc na jednostkę powierzchni jest proporcjonalna do kwadratu pola elektrycznego fali elektromagnetycznej. Wzór promieniowania to zbiór punktów o tym samym polu elektrycznym. W tej reprezentacji odniesieniem jest zwykle najlepszy kąt emisji. Możliwe jest również zobrazowanie zysku kierunkowego anteny jako funkcji kierunku. Często zysk podawany jest w decybelach .

Wykresy można rysować za pomocą współrzędnych kartezjańskich (prostokątnych) lub wykresu biegunowego . Ten ostatni jest przydatny do pomiaru szerokości wiązki, która jest, zgodnie z konwencją, kątem w punktach -3dB wokół maksymalnego wzmocnienia. Kształt krzywych może być bardzo różny we współrzędnych kartezjańskich lub biegunowych oraz przy wyborze granic skali logarytmicznej. Cztery rysunki poniżej przedstawiają charakterystyki promieniowania tej samej anteny półfalowej .

Charakterystyka promieniowania półfalowej anteny dipolowej. Skala liniowa.	Wzmocnienie dipola półfalowego. Skala jest w dBi.
Wzmocnienie dipola półfalowego. Reprezentacja kartezjańska.	Wzór promieniowania 3D półfalowej anteny dipolowej.

Efektywność

Główny artykuł: Sprawność anteny

Sprawność to stosunek mocy faktycznie wypromieniowanej przez antenę do mocy elektrycznej odbieranej z nadajnika. Obciążenie sztuczne może mieć SWR 1:1, ale wydajność równą 0, ponieważ pochłania całą padającą moc, wytwarzając ciepło, ale nie emitując energii o częstotliwości radiowej ; SWR nie jest miarą efektywności anteny. Odporność na promieniowanie to część odporności na prąd spowodowana mocą traconą przez promieniowanie przez antenę. Niestety nie można go zmierzyć bezpośrednio, ale jest składową całkowitej rezystancji , która obejmuje odporność na straty. Odporność na straty jest wynikiem utraty mocy na ciepło w materiałach anteny, a nie na spójne fale radiowe, co zmniejsza wydajność. Wydajność ( $jest$ definiowana jako stosunek mocy spójnie wypromieniowanej jako fale radiowe ( ${\ Displaystyle \ P _ {\ mathsf {rad}}$$i$ antenę, która jest sumą mocy wypromieniowanej spójnie ( ${\ Displaystyle \ P _ {\ mathsf {strata}} \ }$ wypromieniowanej w postaci ciepła ):

$\ Displaystyle {\ tylda {\ eta}} \ równoważnik {\ Frac {P _ {\ mathsf {rad}}} {\ P _ {\ mathsf { rad}}+P_{\mathsf {strata}}\ }}\ }$

Wydajność anteny jest również matematycznie równa rezystancji promieniowania ( ) podzielonej przez $Displaystyle \ R _ {\ mathsf {rad}} \}$ rezystancję (część rzeczywista impedancji mierzonej w węźle napięciowym, która często jest R r za punkt zasilania):

${\ Displaystyle {\ tylda {\ eta}} = {\ Frac {R _ {\ mathsf {rad}}} {\ R _ {\ mathsf {rad}} + R _ {\ mathsf {strata}} \ }} \.}$

Przepustowość łącza

Główny artykuł: przepustowość anteny

IEEE definiuje szerokość pasma jako „Zakres częstotliwości, w którym działanie anteny, w odniesieniu do pewnej charakterystyki, jest zgodne z określonym standardem”. Innymi słowy, przepustowość zależy od ogólnej skuteczności anteny w całym zakresie częstotliwości, więc wszystkie te parametry muszą być rozumiane, aby w pełni scharakteryzować możliwości przepustowości anteny. Ta definicja może służyć jako definicja praktyczna, jednak w praktyce szerokość pasma jest zwykle określana przez pomiar charakterystyki, takiej jak SWR lub moc promieniowana w interesującym zakresie częstotliwości. Na przykład szerokość pasma SWR jest zwykle określana przez pomiar zakresu częstotliwości, w którym SWR jest mniejszy niż 2:1. Inną często używaną wartością do określania szerokości pasma dla anten rezonansowych jest −3 dB , ponieważ strata spowodowana SWR wynosi   −10·log ₁₀ (2÷1) = −3,01000 dB .

Kierunkowość

Główny artykuł: Kierunkowość

Kierunkowość anteny to stosunek maksymalnego natężenia promieniowania (mocy na jednostkę powierzchni) wypromieniowywanej przez antenę w maksymalnym kierunku do intensywności wypromieniowanej przez hipotetyczną antenę izotropową emitującą taką samą całkowitą moc jak ta antena. Na przykład hipotetyczna antena, która miała promieniowany wzór półkuli (1/2 kuli), miałaby kierunkowość równą 2. Kierunkowość jest współczynnikiem bezwymiarowym i może być wyrażona liczbowo lub w decybelach ( dB ). Kierunkowość jest identyczna z wartością szczytową wzmocnienia dyrektywy ; wartości te są określone bez uwzględnienia sprawności anteny, różniąc się tym samym od wzmocnienia mocy (lub po prostu „wzmocnienia”), którego wartość jest pomniejszona o sprawność anteny .

Osiągać

Główny artykuł: Zysk anteny

Zysk jako parametr mierzy kierunkowość danej anteny. Antena o małym wzmocnieniu emituje promieniowanie we wszystkich kierunkach jednakowo, podczas gdy antena o dużym wzmocnieniu będzie preferencyjnie promieniować w określonych kierunkach. W szczególności zysk lub zysk mocy anteny definiuje się jako stosunek intensywności ( mocy na jednostkę powierzchni) wypromieniowanej przez antenę w danym kierunku na dowolnej odległości do intensywności wypromieniowanej na tej samej odległości przez hipotetyczną antenę izotropową :

${\ Displaystyle \ G = {\ lewo ({P \ nad S} \ prawej) _ {\ mathsf {mrówka}} \ ponad \ lewo ({P \over S}\right)_{\mathsf {iso}}}\ }$

Piszemy „hipotetyczna”, ponieważ nie można zbudować idealnej anteny izotropowej. Zysk jest liczbą bezwymiarową (bez jednostek).

Zysk anteny jest zjawiskiem pasywnym - moc nie jest dodawana przez antenę, ale po prostu redystrybuowana w celu zapewnienia większej mocy wypromieniowanej w określonym kierunku niż byłaby transmitowana przez antenę izotropową. Jeśli antena ma większy niż jeden zysk w niektórych kierunkach, musi mieć mniejszy niż jeden zysk w innych kierunkach, ponieważ energia jest zachowywana przez antenę. Projektant anteny musi wziąć pod uwagę zastosowanie anteny przy określaniu wzmocnienia. Anteny o dużym wzmocnieniu mają tę zaletę, że zapewniają większy zasięg i lepszą jakość sygnału, ale muszą być starannie wycelowane w określonym kierunku. Anteny o niskim wzmocnieniu mają mniejszy zasięg, ale orientacja anteny nie ma znaczenia. Na przykład antena talerzowa na statku kosmicznym jest urządzeniem o dużym wzmocnieniu (musi być skierowana na planetę, aby była skuteczna), podczas gdy typowa antena WiFi w laptopie ma niski zysk (o ile stacja bazowa znajduje się w zasięgu , antena może być w dowolnej orientacji w przestrzeni).

Tło fizyczne

Zmierzone pole elektryczne zostało $sekund$ .

Pole elektryczne utworzone przez ładunek elektryczny wynosi ${\ displaystyle \ scriptstyle {q}}$

${ \ Displaystyle {\ vec {E}} = {- q \ ponad 4 \ pi \ varepsilon _ {\ circ}} \ lewo [{{\ vec {e}} _ {r'} \ ponad r' ^ {2} }+{r' \over c}{d\ \over dt}\left({{\vec {e}}_{r'} \over r'^{2}}\right)+{1 \over c ^{2}}{d^{2}\ \over dt^{2}}\left({\vec {e}}_{r'}\right)\right]\,}$

Gdzie:

• ${\ displaystyle \ scriptstyle {c}}$ to prędkość światła w próżni.
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {\ varepsilon _ {\ circ}}}$ to przenikalność wolnej przestrzeni .
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {r'}}$ to odległość od punktu obserwacyjnego (miejsca, w którym $,$ w którym ładunek był $zakończeniem$ sekundy pomiaru .
• ${\ Displaystyle \ textstyle {{\ vec {e}} _ {r'}}}$ jest wektorem jednostkowym skierowanym z punktu obserwacyjnego (miejsca, w którym ${\ displaystyle \ scriptstyle {\ vec {E} }}$$ładunek$ oceniany) do punktu, w którym przed zakończeniem pomiaru .

„Liczba pierwsza” w tym wzorze pojawia się, ponieważ sygnał elektromagnetyczny porusza się z prędkością światła . Sygnały są obserwowane jako pochodzące z punktu, w którym zostały wyemitowane, a nie z punktu, w którym znajduje się emiter w czasie obserwacji. Gwiazdy, które widzimy na niebie, nie są już tam, gdzie je widzimy. O ich obecnej pozycji przekonamy się w przyszłości; niektóre gwiazdy, które widzimy dzisiaj, już nie istnieją.

Pierwszy wyraz we wzorze to po prostu pole elektrostatyczne z opóźnieniem w czasie .

Drugi termin jest taki, jakby natura próbowała uwzględnić fakt, że efekt jest opóźniony (Feynman).

Trzeci człon jest jedynym członem, który odpowiada za pole dalekie anten.

Dwa pierwsze wyrazy są proporcjonalne do ${\ displaystyle \ textstyle {1 \ over r ^ {2}}}$ . Tylko trzecia jest proporcjonalna do ${\ displaystyle \ textstyle {1 \ over r}}$ .

W pobliżu anteny wszystkie warunki są ważne. Jeśli jednak odległość jest wystarczająco duża, pierwsze dwa wyrazy stają się nieistotne i pozostaje tylko trzeci:

${\ Displaystyle {\ vec {E}} = {-q \over 4\pi \varepsilon c_{\circ }^{2}}{d^{2}\ \over dt^{2}}\left({\vec {e}}_{r'} \right)=-q10^{-7}{d^{2}\ \over dt^{2}}\left({\vec {e}}_{r'}\right)\,}$

Pole elektryczne wypromieniowane przez element prądu. Element prądu, wektor pola $.$$i$ na płaszczyźnie

Jeśli ładunek q porusza się sinusoidalnie z amplitudą $}}$ pulsacją , moc wypromieniowana przez ładunek wynosi: ${\ Displaystyle \ scriptstyle {\ ell _ {\ circ}$

${\ Displaystyle P = {q ^ {2} \ omega ^ {4} \ ell _ {\ circ} ^ {2} \ ponad 12 \ pi \ varepsilon _{\circ}c^{3}}}$ watów.

Zauważ, że wypromieniowana moc jest proporcjonalna do czwartej potęgi częstotliwości. O wiele łatwiej jest promieniować przy wysokich częstotliwościach niż przy niskich częstotliwościach. Jeśli ruch ładunków jest spowodowany prądami, można wykazać, że (małe) pole elektryczne wypromieniowane przez niewielką długość $ell}}$ prąd zmienny w czasie $displaystyle \scriptstyle {I}}$${\$ jest

$\ Displaystyle dE_ {\ teta} (t + \ textstyle {r \ nad c}) = \ Displaystyle { -d\ell \sin \theta \over 4\pi \varepsilon _{\circ }c^{2}r}{dI \over dt}\,}$

Lewa strona tego równania to pole elektryczne fali elektromagnetycznej wypromieniowanej przez przewodnik o małej długości. Indeks $,$ że ​​pole jest prostopadłe do linii do źródła Przypomina $że$ ​​jest to pole obserwowane $sekund$ pochodnej Kąt to kąt między kierunkiem prądu a kierunkiem do punktu, w którym mierzone jest $.$

Pole elektryczne i moc promieniowana są maksymalne w płaszczyźnie prostopadłej do elementu prądu. Są zerowe w kierunku prądu.

Tylko zmienne w czasie prądy emitują energię elektromagnetyczną.

Jeśli prąd jest sinusoidalny, można go zapisać w postaci złożonej, w taki sam sposób, jak w przypadku impedancji. Tylko część rzeczywista ma znaczenie fizyczne:

$^ {j \ omega t}}$

Gdzie:

• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {I _ {\ circ}}}$ to amplituda prądu.
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {\ omega = 2 \ pi f}}$ to częstotliwość kątowa.
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {j = {\ sqrt {-1}}}}$

(Małe) pole elektryczne fali elektromagnetycznej wypromieniowanej przez element prądu wynosi:

${\ Displaystyle dE_ {\ teta} (t + \ textstyle {r \ nad c}) =$

I przez ten czas ${\ displaystyle \ textstyle {t} \,}$ :

$\ Displaystyle dE_ {\ teta} (t) = {-d \ ell jot \omega \over 4\pi \varepsilon _{\circ }c^{2}}{\sin \theta \over r}e^{j\left(\omega t-{\omega \over c}r\right )}\,}$

Pole elektryczne fali elektromagnetycznej wypromieniowanej przez antenę utworzoną z drutów jest sumą wszystkich pól elektrycznych wypromieniowanych przez wszystkie małe elementy prądu. Dodatek ten komplikuje fakt, że kierunek i faza każdego z pól elektrycznych są na ogół różne.

Obliczanie parametrów anteny w odbiorze

Wzmocnienie w dowolnym kierunku i impedancja przy danej częstotliwości są takie same, gdy antena jest używana do nadawania lub odbioru.

Pole elektryczne fali elektromagnetycznej indukuje małe napięcie w każdym małym segmencie we wszystkich przewodnikach elektrycznych. Indukowane napięcie zależy od pola elektrycznego i długości przewodnika. Napięcie zależy również od względnej orientacji segmentu i pola elektrycznego.

Każde małe napięcie indukuje prąd, który przepływa przez niewielką część impedancji anteny . Wynik tych wszystkich prądów i napięć jest daleki od natychmiastowego. Jednak za pomocą twierdzenia o wzajemności można udowodnić, że równoważny obwód Thévenina anteny odbiorczej to:

${\ Displaystyle V_ {a} = {{\ sqrt {R_ {a} \ G_ {a} \ }} \ lambda \ cos \ psi \ ponad 2{\sqrt {\pi Z_{\circ}}}}E_{b}}$

• ${\ displaystyle \ scriptstyle {V_ {a}}}$ to równoważne napięcie obwodu Thévenina.
• ${\ displaystyle \ scriptstyle {Z_ {a}}}$ jest równoważną impedancją obwodu Thévenina i jest taka sama jak impedancja anteny.
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {R_ {a}}}$ jest szeregową rezystancyjną częścią impedancji anteny ${\ Displaystyle \ scriptstyle {Z_ {a}} \,}$ .
• ${\ displaystyle \ scriptstyle {G_ {a}}}$ to kierunkowy zysk anteny (taki sam jak w przypadku emisji) w kierunku nadejścia fal elektromagnetycznych.
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {\ lambda}}$ to długość fali.
• ${\ displaystyle \ scriptstyle {E_ {b}}}$ to wielkość pola elektrycznego przychodzącej fali elektromagnetycznej.
• ${\ displaystyle \ scriptstyle {\ psi}}$ to kąt niewspółosiowości pola elektrycznego fali przychodzącej z anteną. W przypadku anteny dipolowej maksymalne indukowane napięcie uzyskuje się, gdy pole elektryczne jest równoległe do dipola. Jeśli tak nie jest i są one przesunięte o kąt , indukowane napięcie zostanie pomnożone przez $\ scriptstyle {\ cos \ psi}$$Displaystyle$ .
• ${\ Displaystyle \ scriptstyle {Z _ {\ circ} = {\ sqrt {\ mu _ {\ circ} \ ponad \ varepsilon _ {\ circ}}} = 376,730313461 \ \ Omega} }$ jest uniwersalną stałą zwaną impedancją próżni lub impedancją wolnej przestrzeni.

Równoważny obwód i wzór po prawej stronie są ważne dla każdego typu anteny. Może to być również antena dipolowa , antena pętlowa , antena paraboliczna lub układ antenowy .

Na podstawie tego wzoru łatwo udowodnić następujące definicje:

Efektywna długość anteny ${\ Displaystyle = \ Displaystyle {{\ sqrt {R_ {a} G_ {a}}} \ lambda \ cos \ psi \ ponad {\ sqrt {\ pi Z_{\cyr}}}}\,}$

to długość, która pomnożona przez pole elektryczne odbieranej fali daje napięcie równoważnego obwodu anteny Thévenina.

Maksymalna dostępna moc ${\ Displaystyle = \ Displaystyle {{G_ {a} \ lambda ^ {2} \ ponad 4 \ pi Z_ {\ circ}} E_ {b} ^ { 2}}\,}$

to maksymalna moc, jaką antena może wydobyć z nadchodzącej fali elektromagnetycznej.

Przekrój poprzeczny lub efektywna powierzchnia przechwytywania ${\ Displaystyle = \ Displaystyle {{G_ {a} \ ponad 4 \ pi} \ lambda ^ {2}} \,}$

to powierzchnia, która pomnożona przez moc na jednostkę powierzchni nadchodzącej fali daje maksymalną dostępną moc.

Maksymalna moc, jaką antena może wydobyć z pola elektromagnetycznego, zależy tylko od wzmocnienia anteny i kwadratu długości fali. ${\ displaystyle \ scriptstyle {\ lambda}}$ . Nie zależy to od wymiarów anteny.

Za pomocą schematu równoważnego można wykazać, że maksymalna moc jest pochłaniana przez antenę, gdy jest ona zakończona obciążeniem dopasowanym do impedancji wejściowej anteny. Oznacza to również, że w dopasowanych warunkach ilość mocy ponownie wypromieniowanej przez antenę odbiorczą jest równa mocy pochłoniętej.

Zobacz też

• Modelowanie anten
• Wolna przestrzeń
• Impedancja wolnej przestrzeni
• Pole bliskie i dalekie

Dalsza lektura

• Brązowy, FW (listopad 1964). „Jak zmierzyć zysk anteny” . CQ . P. 40.