Põhisagara laius ja külgsagara tase
DN (põhisagara) laius määrab kiiratava elektromagnetilise energia kontsentratsiooniastme. DN laius on nurk põhisagara kahe suuna vahel, mille puhul elektromagnetvälja tugevuse amplituud on 0,707 maksimumväärtusest (või 0,5 võimsustiheduse maksimumväärtusest). DN laius on tähistatud järgmiselt:
2i on BP laius võimsuse järgi tasemel 0,5;
2i - DN-i laius pinges tasemel 0,707.
Indeks E või H tähistab DN laiust vastaval tasapinnal: 2i, 2i. Võimsusaste 0,5 vastab väljatugevuse tasemele 0,707 või -3 dB tasemele logaritmilisel skaalal:
Eksperimentaalselt saab BP laiuse mugavalt määrata näiteks graafikult, nagu on näidatud joonisel 11.
Joonis 11
Antenni mustri külgmiste labade tase määrab elektromagnetvälja antenni valekiirguse astme. See mõjutab elektromagnetilise ühilduvuse kvaliteeti läheduses asuvate raadioelektrooniliste süsteemidega.
Külgsagara suhteline tase on väljatugevuse amplituudi suhe esimese külgsagara maksimumi suunal väljatugevuse amplituudiga põhisagara maksimumi suunas (joonis 12):
Joonis 12
Seda taset väljendatakse absoluutühikutes või detsibellides:
Suuna- ja saateantenni võimendus
Suunatud toimetegur (suunategur) iseloomustab kvantitatiivselt reaalse antenni suunaomadusi võrreldes mittesuunalise (isotroopse) võrdlusantenniga, mille DP on sfääri kujul:
KND on arv, mis näitab, mitu korda on tegeliku (suunalise) antenni võimsusvoo tihedus P (u, q) suurem kui sama antenni (suunata) etalonantenni võimsusvoo tihedus P (u, q). suunas ja samal kaugusel, eeldusel, et antennide kiirgusvõimsused on samad:
Võttes arvesse (25), saate:
Antenni võimendus (GF) on parameeter, mis ei võta arvesse mitte ainult antenni teravustamisomadusi, vaid ka selle võimet muuta üht tüüpi energiat teiseks.
KU on arv, mis näitab, mitu korda on tegeliku (suunalise) antenni võimsusvoo tihedus P (u, c) suurem kui PE (u, c) võrdlusantenni võimsusvoo tihedus (u, c) samas suunas ja samal kaugusel, eeldusel, et antennidele antav võimsus on sama.
Kasumit saab väljendada KND-ga:
kus on antenni efektiivsus. Praktikas kasutavad nad - antenni võimendust maksimaalse kiirguse suunas.
Faasi suunaskeem. Antenni faasikeskuse kontseptsioon
Faasi muster on antenni poolt kiiratava elektromagnetvälja faasi sõltuvus nurkkoordinaatidest.
Kuna antenni kaugemas tsoonis on väljavektorid E ja H samafaasilised, siis on faasimuster võrdselt seotud antenni poolt kiiratava EMF-i elektriliste ja magnetiliste komponentidega. Faas DP on tähistatud järgmiselt: W = W (u, q), kui r = konst.
Kui W (u, q) = const at r = const, siis see tähendab, et antenn moodustab faasilaine frondi sfääri kujul. Selle sfääri keskpunkti, milles asub koordinaatsüsteemi alguspunkt, nimetatakse antenni faasikeskmeks (FCA). Tuleb märkida, et kõigil antennidel pole faasikeskust.
Antennide puhul, millel on faasikeskpunkt ja mitme sambaga amplituudimuster, mille vahel on selged nullid, erineb välja faas külgnevates labades p (180 °). Sama antenni amplituudi ja faasi kiirgusmustrite vahelist seost illustreerib joonis 13.
Joonis 13 – Amplituud ja faasimuster
EMW levimissuund ja selle faasifrondi asukoht igas ruumipunktis on üksteisega risti.
Ideaalis peaks antenni poolt satelliidi poole suunatud kiir olema terava pliiatsi kujul. Kuna lainepikkus on antenni avaga (läbimõõduga) võrreldes väike, ei ole fikseeritud fookuspunkt kahjuks päris täpne. See põhjustab kaugtule kerget lahknemist ja teljeväliste signaalide soovimatut vastuvõtmist. Saadud polaardiagramm koosneb kitsast kiirest nn peamine kroonleht ja rida väiksema amplituudiga külgsagaraid.
Parabooli tüüpiline kiirgusmuster
reflektor polaarkoordinaatsüsteemis
Kuna polaardiagramme on sageli raske tõlgendada, eelistatakse ristkülikukujulist esitust. Normaliseeritud teoreetiline signaali karakteristik ühtlaselt kiiritatud 65 cm läbimõõduga antenni jaoks sagedusel 11 GHz on näidatud joonisel:
Tegelikult aitavad ülalloetletud tegurid selle tunnuse ebakorrapärasuse tekkimisele kaasa, kuid üldine pilt näidatud sõltuvusest jääb muutumatuks.
Taustmüra siseneb antennisüsteemi peamiselt külgsagarate kaudu, mistõttu on oluline, et need oleksid põhisagara amplituudi suhtes võimalikult väikesed. Ühtlaselt kiiritatud antenn loob teoreetiliselt esimese ja suurima külgsagara umbes -17,6 dB maksimaalsest põhisagarast allpool.
Praktikas on kokkupuude harva ühtlane. Kiirituse jaotuse täpsus sõltub paigaldatud illuminaatori tüübist. See viib meid antennisüsteemi efektiivse ala või efektiivsuse kontseptsioonini. Teisisõnu kogutakse suurem osa signaali tugevusest peegli keskelt ja väheneb antenni välisservade suunas. Seetõttu võib antenni reflektori nõrk ava olla kaitseks taustmüra eest.
Mittetäielik (ebapiisav) peegli kiiritamine vähendab esimese külgsagara taset alla -20 dB, vähendades seega taustmüra mõju. Esmapilgul tundub see lahendus ideaalne, kuid see toob kaasa mõned soovimatud tagajärjed - antenni võimenduse vähenemine ja sellele vastav kiire (põhisagara) laiuse suurenemine. Antenni kiirgusmustri peamine omadus on selle poolvõimsus laius, mis arvutatakse mustri põhisagara laiuseks tasemel -3 dB. Võrrandid, mida kasutatakse kiire laiuse arvutamiseks mis tahes põhisagara tasemel, on keerulised ja aeganõudvad. Selliseid parameetreid nagu -3 dB põhisagara laius, esimese külgsagara amplituud ja esimene nullasend (sälk) saab aga olenevalt määratud kiiritusmeetodist hõlpsasti arvutada, kasutades allolevas tabelis olevaid avaldisi. Koosinusjaotus on keskmisele lähedane ja kui vastuvõetud särituse meetod pole teada, saab seda kasutada esimese lähendusena -3 dB laiuse arvutamisel.
Reflektorantennide külghõlmade taseme vähendamine metallribade paigutamisega avasse
Akiki D, Biayneh V., Nassar E., Kharmush A,
Notre Dame'i ülikool, Tripoli, Liibanon
Sissejuhatus
Üha suureneva liikuvuse maailmas kasvab inimeste vajadus suhelda ja teabele juurde pääseda, olenemata teabe asukohast või isikust. Nendest kaalutlustest lähtudes ei saa eitada, et telekommunikatsioon, nimelt signaalide edastamine vahemaa tagant, on hädavajalik. Traadita sidesüsteemidele esitatavad nõuded nende täiuslikkusele ja üldlevimisele viivad selleni, et tuleb välja töötada üha tõhusamaid süsteeme. Süsteemi täiustamisel on põhiline algussamm antennide täiustamine, mis on praeguste ja tulevaste traadita sidesüsteemide peamised ehitusplokid. Antud etapis peame antenni parameetrite kvaliteedi parandamise all silmas selle suunamustri külgsagarate taseme langust. Külgsagarate taseme langus ei tohiks loomulikult mõjutada diagrammi põhisagarat. Külgsagara taseme alandamine on soovitav, kuna vastuvõtuantennidena kasutatavate antennide puhul muudavad külgmised labad süsteemi soovimatute signaalide suhtes haavatavamaks. Saateantennide puhul vähendavad külgmised labad teabe turvalisust, kuna signaali saab vastu võtta soovimatu vastuvõtupool. Peamine raskus seisneb selles, et mida kõrgem on külgsagara tase, seda suurem on interferentsi tõenäosus kõrgeima tasemega külgsagara suunas. Lisaks tähendab külghalgu taseme tõus signaali võimsuse asjatut raiskamist. On tehtud palju uuringuid (vt näiteks), kuid selle artikli eesmärk on vaadelda "riba positsioneerimise" meetodit, mis on osutunud lihtsaks, tõhusaks ja madalaks kuluks. Mis tahes paraboolantenn
Seda meetodit (joonis 1) kasutades saab projekteerida või isegi muuta, et vähendada antennidevahelisi häireid.
Kuid juhtivad ribad peavad olema väga täpselt paigutatud, et saavutada külgmiste labade taseme langus. Selles artiklis testitakse "riba positsioneerimise" meetodit katsega.
Ülesande kirjeldus
Probleem on sõnastatud järgmiselt. Konkreetse paraboolantenni (joonis 1) puhul on vaja esimese külgsagara taset alandada. Antenni kiirgusmuster pole midagi muud kui antenni ava ergastusfunktsiooni Fourier' teisendus.
Joonisel fig. 2 on kujutatud kaks paraboolantenni skeemi - ilma triipudeta (pidev joon) ja triipudega (joon, mis on näidatud tähega *), mis illustreerib asjaolu, et ribade kasutamisel väheneb esimese külgsagara tase, kuid põhiantenni tase väheneb ka lobe ja tase muudab ka ülejäänud kroonlehti. See näitab, et triipude asukoht on väga kriitiline. Ribad tuleb paigutada nii, et poole võimsusega peasagara laius või antenni võimendus ei muutuks märgatavalt. Ka seljasagara tase ei tohiks märgatavalt muutuda. Ülejäänud kroonlehtede taseme tõus ei ole nii märkimisväärne, kuna nende kroonlehtede taset on tavaliselt palju lihtsam alandada kui esimeste külgsagarate taset. See tõus peaks aga olema mõõdukas. Pidagem meeles ka seda, et joonis fig. 2 on illustratiivne.
Nimetatud põhjustel tuleb "riba positsioneerimise" meetodi kasutamisel silmas pidada järgmist: elektrivälja täielikuks peegeldamiseks peavad ribad olema metallist. Sel juhul on triipude asukoht selgelt tuvastatav. Praegu külgsagarate taseme mõõtmiseks
Riis. 2. Antenni kiirgusmuster ilma triipudeta (tahke)
ja triipudega (
Riis. 3. Teoreetiline normaliseeritud kiirgusmuster dB-des
kasutatakse kahte meetodit – teoreetilist ja eksperimentaalset. Mõlemad meetodid täiendavad üksteist, kuid kuna meie tõendid põhinevad katseliste antennidiagrammide võrdlusel ilma purunemisteta ja triipudega, kasutame antud juhul eksperimentaalset meetodit.
A. Teoreetiline meetod. See meetod koosneb:
Uuritava antenni teoreetilise kiirgusmustri (DP) leidmine,
Selle DN-i külgsagarate mõõtmised.
Antenni mustri võib võtta antenni tehnilisest dokumentatsioonist või arvutada näiteks Ma1!Ab programmi või mõne muu sobiva programmi abil teadaolevaid väljaseoseid kasutades.
Katseantennina kasutati P2P-23-YKHA peegeldi paraboolantenni. DP teoreetiline väärtus saadi ühtlase ergastusega ümara ava valemi abil:
] ka2E0e іkg Jl (ka 8Ipv)
Mõõtmised ja arvutused tehti E-tasandil. Joonisel fig. 3 näitab normaliseeritud polaarmustrit.
B. Eksperimentaalne meetod. Katsemeetodis tuleks kasutada kahte antenni:
Testitav vastuvõtuantenn,
Saateantenn.
Testitava antenni antenni muster määratakse selle pööramise ja välja taseme fikseerimise teel vajaliku täpsusega. Täpsuse suurendamiseks on eelistatav lugeda detsibellides.
B. Reguleerib külgmiste labade taset. Definitsiooni järgi on esimesed külgsagarad need, mis on põhisagarale kõige lähemal. Nende asukoha fikseerimiseks on vaja mõõta nurka kraadides või radiaanides põhikiirguse suuna ja esimese vasaku või parema sagara maksimaalse kiirguse suuna vahel. Vasaku ja parema küljesagara suunad peaksid mustri sümmeetria tõttu olema samad, kuid katsemustri puhul ei pruugi see nii olla. Järgmisena peate määrama ka külgmiste kroonlehtede laiuse. Seda saab defineerida kui erinevust külgsagarast vasakul ja paremal asuvate DN-nullide vahel. Siin tuleks ka sümmeetriat eeldada, kuid ainult teoreetiliselt. Joonisel fig. 5 on näidatud külgsagara parameetrite määramise eksperimentaalsed andmed.
Mõõtmiste seeria tulemusena määrati antenni P2P-23-NKhA ribade asukoht, mis määratakse antenni sümmeetriatelje ja riba vahelise kaugusega (1,20-1,36) ^.
Pärast külgsagara parameetrite määramist määratakse triipude asukoht. Vastavad arvutused tehakse nii teoreetilise kui ka eksperimentaalse DP jaoks, kasutades sama meetodit, mida on kirjeldatud allpool ja illustreeritud joonisel fig. 6.
Konstant d - kaugus paraboolantenni sümmeetriateljest paraboolpeegli ava pinnal asuva ribani määratakse järgmise seosega:
„D<Ф = ъ,
kus d on eksperimentaalselt mõõdetud kaugus peegelpinna sümmeetriapunktist ribani (joonis 5); 0 - nurk põhikiirguse suuna ja katseliselt leitud külgsagara maksimumi suuna vahel.
C väärtuste vahemik leitakse suhtega: s! = O / dv
0 väärtuste jaoks, mis vastavad külgsagara algusele ja lõpule (mis vastavad mustri nullidele).
Pärast C vahemiku määramist jagatakse see vahemik mitmeks väärtuseks, mille hulgast valitakse katseliselt optimaalne väärtus
Riis. 4. Eksperimentaalne seadistus
Riis. 5. Külgsagarate parameetrite eksperimentaalne määramine. 6. Riba positsioneerimise meetod
tulemused
Testitud on mitut ribade asukohta. Kui liigutada triipe põhisagarast eemale, kuid leitud C-vahemiku piires, siis tulemused paranesid. Joonisel fig. 7 on kujutatud kahte triipudeta ja triipudega BP-d, mis näitavad külgsagarate taseme selget langust.
Tabel 1 näitab antenni mustri võrdlevaid parameetreid külgsagara taseme, suunavuse ja põhisagara laiuse osas.
Järeldus
Külgmise laba taseme vähendamine triipude kasutamisel - 23 dB võrra (antenni külgmiste labade tase ilma triipudeta -
12,43 dB). Sel juhul jääb põhisagara laius peaaegu muutumatuks. See meetod on väga paindlik, kuna seda saab rakendada igale antennile.
Teatavaks raskuseks on aga maapinna ja ümbritsevate objektide mõjuga seotud mitmeteeliste moonutuste mõju mustrile, mis toob kaasa külghõlmade taseme muutuse kuni 22 dB.
See meetod on lihtne, odav ja seda saab lühikese ajaga täita. Järgnevalt proovime erinevatesse kohtadesse lisada täiendavaid triipe ja uurida neeldumistriipe. Lisaks tegeletakse ülesande teoreetilise analüüsiga difraktsiooni geomeetrilise teooria meetodil.
Antenni kaugvälja kiirgusmuster P2F-23-NXA lineaarsuurus – polaargraafik
Riis. 7. DN antenn P2F-23-NXA triipudeta ja triipudega
Antenni võrdlevad parameetrid
Külgsagara tase
Teoreetiline DN (programm Ma11ab) DN vastavalt tehnilisele dokumentatsioonile 18 dB 15 dB
Mõõdetud AP ilma triipudeta 12,43 dB
Mõõdetud DN triipudega Mitme teega Ilma mitme teekonnata
Põhisagara laius kraadides D D, dB
Teoreetiline DN (Ma ^ ab programm) 16 161,45 22,07
DN tehnilise dokumentatsiooni järgi 16 161,45 22,07
Mõõdetud DN ilma triipudeta 14 210,475 23,23
Mõõdetud MD triipudega 14 210,475 23,23
Kirjandus
1. Balanis. C Antenni teooria. 3. väljaanne. Wiley 2005.
2. IEEE standardsed antennide testimisprotseduurid IEEE Std. 149 - 1965.
3.http://www.thefreedictionary.com/lobe
4. Searle AD., Humphrey AT. Madala külghõlmaga reflektorantenni disain. Antennas and Propagation, Tenth International Conference on (Conf. Publ. No. 436) Volume 1, 14-17 April 1997 Lehekülg (s): 17-20 1. köide. Välja otsitud 26. jaanuaril 2008 IEEE andmebaasidest.
5. Schrank H. Madala külghõlmaga reflektorantennid. Antennas and Propagation Society Newsletter, IEEE 27. köide, 2. väljaanne, aprill 1985 Lehekülg (id): 5–16. Välja otsitud 26. jaanuaril 2008 IEEE andmebaasidest.
6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Sidelobe taseme vähendamine tugiposti kuju parandamisega. Antennas and Propagation, IEEE Transactions on Volume 32, Issue 7, Jul 1984 Lehekülg (id): 698 - 705. Otsitud 26. jaanuaril 2008 IEEE andmebaasidest.
7. D. C Jenn ja W. V. T. Rusch. "Low sidelobe reflektori disain, kasutades takistuslikke pindu," väljaandes IEEE Antennas Propagat., Soc./ URSI Int. Sümp. Dig., Vol. Ma võin
1990, lk. 152. Välja otsitud 26. jaanuaril 2008 IEEE andmebaasidest.
8. D. C Jenn ja W. V. T. Rusch. "Madala külghõlmaga reflektori süntees ja disain, kasutades takistuslikke pindu," IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. 39, lk. 1372, september
1991. Välja otsitud 26. jaanuaril 2008 IEEE andmebaasidest.
9. Monk AD. ja Cjamlcoals PJ.B. Adaptiivne nulli moodustamine ümberkonfigureeritava reflektorantenniga, IEEE Proc. H, 1995, 142, (3), pp. 220-224. Välja otsitud 26. jaanuaril 2008 IEEE andmebaasidest.
10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Sidelobe reduktsioon paraboolse reflektoriga koos abireflektoritega. Antennid ja levik, IEEE tehingud sisse lülitatud. 35. köide, 12. väljaanne, detsember 1987, lk (lk): 1367-1374. Välja otsitud 26. jaanuaril 2008 IEEE andmebaasidest.
Antennil, olenemata selle konstruktsioonist, on pööratavus (see võib töötada nii vastuvõtul kui ka kiirgusel). Tihtipeale saab mikrolaineühendustes sama antenni korraga ühendada nii vastuvõtja kui ka saatjaga. See võimaldab erinevatel sagedustel signaali väljastada ja vastu võtta samas suunas.
Peaaegu kõik vastuvõtuantenni parameetrid vastavad saateantenni parameetritele, kuid mõnikord on neil veidi erinev füüsiline tähendus.
Hoolimata asjaolust, et vastuvõtu- ja saateantennidel on duaalsuse põhimõte, võivad need disaini osas oluliselt erineda. See on tingitud asjaolust, et saateantenn peab elektromagnetilise signaali edastamiseks pikkade (maksimaalselt võimalike) vahemaade taha läbima märkimisväärse võimsuse. Kui antenn töötab vastuvõtuks, siis suhtleb see väga madala intensiivsusega väljadega. Antenni voolu edastava struktuuri tüüp määrab sageli selle lõplikud mõõtmed.
Võib-olla on iga antenni peamine omadus suunamuster. Sellest tulenevad paljud abiparameetrid ja sellised olulised energiaomadused nagu võimendus ja suunatavus.
Suunamuster
Suunamuster (DP) on antenni poolt tekitatava väljatugevuse sõltuvus ruumis piisavalt suurel kaugusel vaatlusnurkadest. Helitugevuse osas võib suundantenni diagramm välja näha nagu joonisel 1 näidatud.
1. pilt
Ülaloleval joonisel kujutatut nimetatakse ka ruumiskeemi suunavuseks, mis on ruumala pind ja millel võib olla mitu maksimumi. Peamist maksimumi, mis on joonisel punasega esile tõstetud, nimetatakse diagrammi põhisagaraks ja see vastab põhikiirguse (või vastuvõtu) suunale. Vastavalt sellele määravad põhisagara ümber oleva väljatugevuse esimesed miinimum- või (harvemini) nullväärtused selle piiri. Kõiki muid maksimaalseid välja väärtusi nimetatakse külgharudeks.
Praktikas on erinevaid antenne, millel võib olla mitu maksimaalset kiirgussuunda või millel puuduvad külgmised labad.
Kujutise (ja tehnilise rakenduse) mugavuse huvides vaadeldakse MD-sid tavaliselt kahes risti asetsevas tasapinnas. Reeglina on need elektrivektori E ja magnetvektori H tasapinnad (mis on enamikus meediumites üksteisega risti), joonis 2.
2. pilt
Mõnel juhul arvestatakse BP-d Maa tasapinna suhtes vertikaal- ja horisontaaltasandil. Tasapinnalised diagrammid on kujutatud polaarsete või Descartes'i (ristkülikukujuliste) koordinaatsüsteemidega. Polaarkoordinaatides on diagramm visuaalsem ja kaardile asetades saate aimu raadiojaama antenni levialast, joonis 3.
Joonis 3
Kiirgusmustri esitamine ristkülikukujulises koordinaatsüsteemis on insenertehniliste arvutuste jaoks mugavam, sellist konstruktsiooni kasutatakse sagedamini diagrammi enda struktuuri uurimiseks. Selleks koostatakse diagrammid normaliseeritult, kusjuures peamine maksimum on vähendatud ühele. Alloleval joonisel on kujutatud tüüpiline normaliseeritud reflektorantenni muster.
Joonis 4
Juhul, kui külgkiirguse intensiivsus on üsna madal ja külgkiirgust on raske lineaarsel skaalal mõõta, kasutatakse logaritmilist skaalat. Nagu teate, muudavad detsibellid väikesed väärtused suureks ja suured väärtused väikeseks, nii et sama diagramm logaritmilisel skaalal näeb välja järgmine:
Joonis 5
Ainuüksi kiirgusmustrist saab välja tõmmata üsna suure hulga praktika jaoks olulisi omadusi. Uurime üksikasjalikumalt ülaltoodud diagrammi.
Üks olulisemaid parameetreid on nullemissiooniga põhisagara θ 0 ja poole võimsusega põhisagara θ 0,5. Pool võimsusest on 3 dB ehk väljatugevuses 0,707.
Joonis 6
Joonis 6 näitab, et nullkiirguse põhisagara laius on θ 0 = 5,18 kraadi ja laius poolvõimsuse tasemel on θ 0,5 = 2,15 kraadi.
Samuti hinnatakse diagramme külg- ja tagumise kiirguse intensiivsuse järgi (külg- ja tagasagara võimsus), seega järgneb veel kaks antenni olulisemat parameetrit - see on kaitsekoefitsient ja külgsagarate tase. .
Kaitsekoefitsient on antenni põhisuunas kiirgava väljatugevuse ja vastassuunas kiiratava väljatugevuse suhe. Kui diagrammi põhisagara orientatsiooni vaadeldakse 180 kraadi suunas, siis vastupidine on 0 kraadi juures. Võimalikud on ka muud kiirgussuunad. Leiame vaadeldava diagrammi kaitsva toime koefitsiendi. Selguse huvides kujutame seda polaarkoordinaatide süsteemis (joonis 7):
Joonis 7
Diagrammil tähistavad markerid m1, m2 vastavalt kiirgustasemeid vastupidises ja edasisuunas. Kaitsetoime koefitsient on määratletud järgmiselt:
Suhtelistes ühikutes. Sama dB väärtus:
Külgsagara tase (LBL) määratakse tavaliselt dB-des, mis näitab, kui nõrk on külgsagara tase võrreldes põhisagara tasemega, joonis 8.
Joonis 8
Need on mis tahes antennisüsteemi kaks olulist parameetrit, mis tulenevad otseselt suunamustri määratlusest. KND ja KU aetakse sageli omavahel segamini. Liigume edasi nende kaalumisele.
Suunategur
Suunamõjutegur (CDI) on põhisuunas tekitatava väljatugevuse ruudu (E 0 2) suhe kõigis suundades väljatugevuse ruudu keskväärtusesse (E cf 2). Nagu definitsioonist selgub, iseloomustab suunatavus antenni suunaomadusi. LPC ei võta kadusid arvesse, kuna selle määrab kiirgusvõimsus. Ülaltoodust saate näidata KND arvutamise valemit:
D = E 0 2 / E vt 2
Kui antenn töötab vastuvõtuks, siis suunanäidik näitab, mitu korda paraneb signaali-müra võimsuse suhe suundantenni asendamisel mitmesuunalise vastu, kui häired tulevad kõikidest suundadest ühtlaselt.
Saateantenni puhul näitab suunatavuse joonis, mitu korda tuleb kiirgusvõimsust vähendada, kui asendada mitmesuunaline antenn suundantenniga, säilitades samal ajal põhisuunas samad väljatugevused.
Absoluutselt igasuunalise antenni suunavus on ilmselgelt võrdne ühega. Füüsiliselt näeb sellise antenni ruumiline kiirgusmuster välja ideaalse kerana:
Joonis 9
Selline antenn kiirgab kõikides suundades ühtviisi hästi, kuid praktikas pole see teostatav. Seetõttu on see omamoodi matemaatiline abstraktsioon.
Kasu
Nagu eespool mainitud, ei võta suundumus arvesse antenni kadu. Antenni suunaomadusi iseloomustavat ja selles tekkivat kadu arvesse võtvat parameetrit nimetatakse võimenduseks.
Võimendus (KU) G on antenni põhisuunas tekitatud väljatugevuse ruudu (E 0 2) suhe võrdlusantenni tekitatud väljatugevuse ruudu (E oe 2) keskmisesse väärtustesse. , kui antennidele antavad võimsused on võrdsed. Samuti märgime, et KU määramisel võetakse arvesse võrdlus- ja mõõdetud antenni efektiivsust.
Võrdlusantenni mõiste on võimenduse mõistmisel väga oluline ning erinevates sagedusribades kasutatakse erinevat tüüpi referentsantenne. Pikkade / keskmiste lainete vahemikus on standardina võetud vertikaalne monopoolne veerandlainepikkusega vibraator (joonis 10).
Joonis 10
Sellise võrdlusvibraatori puhul D e = 3,28, seega määratakse pikalaine / kesklaine antenni võimendus suunavuse kaudu järgmiselt: G = D * ŋ / 3,28, kus ŋ on antenni efektiivsus.
Lühilainete vahemikus võetakse võrdlusantenniks sümmeetriline poollaine vibraator, mille puhul De = 1,64, siis KU:
G = D * ŋ / 1,64
Mikrolainealas (ja see on peaaegu kõik kaasaegsed Wi-Fi, LTE ja muud antennid) võetakse võrdlusemitteriks isotroopne emitter, mis annab D e = 1 ja millel on joonisel 9 näidatud ruumidiagramm.
Võimendus on saateantennide määrav parameeter, kuna see näitab, mitu korda on võrdlusantenniga võrreldes vaja suundantennile antavat võimsust vähendada, nii et väljatugevus põhisuunas ei muutuks.
KND ja KU väljendatakse peamiselt detsibellides: 10lgD, 10lgG.
Järeldus
Seega oleme arvesse võtnud mõningaid antenni väljaomadusi, mis tulenevad kiirgusmustrist ja võimsusomadustest (suundumus ja juhtimine). Antenni võimendus on alati väiksem kui suunamuutus, kuna võimendus võtab arvesse antenni kadu. Kaod võivad tekkida võimsuse peegeldumisest tagasi toiteliini, seinte kaudu voolavatest vooludest (näiteks sarv), skeemi varjutamisest antenni konstruktsiooniosade poolt jne. Reaalsetes antennisüsteemides suunatavuse ja KU vahe võib olla 1,5-2 dB.
Olgu voolu jaotus antenni pikkuses konstantne:
Pärisantennidel (näiteks piludega lainejuht) või trükitud antennimassiividel on sageli selline voolujaotus. Arvutame sellise antenni kiirgusmustri:
Nüüd konstrueerime normaliseeritud DN-i:
(4.1.)
Riis. 4.3 Lineaarne antennimuster ühtlase voolujaotusega
Selles kiirgusmustris saab eristada järgmisi piirkondi:
1) Põhisagara on kiirgusmustri ala, kus väli on maksimaalne.
2) Külgmised kroonlehed.
Järgmisel joonisel on näidatud polaarmuster, milles 
on visuaalsema kujuga (joonis 4.4).
Riis. 4.4 Polaarkoordinaatide süsteemis ühtlase voolujaotusega lineaarantenni kiirgusmuster
Antenni suunavuse kvantitatiivseks hinnanguks loetakse antenni põhisagara laiust, mille määrab kas tase -3 dB maksimumist või nullpunktid. Määrake põhisagara laius nullide tasemel. Siin võime umbkaudu eeldada, et suure suunaga antennide puhul: 
... Tingimuse süsteemiteguri võrdsustamiseks nulliga saab ligikaudu kirjutada järgmiselt:
Võttes seda arvesse 
, saab viimase tingimuse ümber kirjutada järgmiselt:
Antenni elektrilise pikkuse suurte väärtuste puhul (peamise antenni poollaiuse väikeste väärtuste puhul), võttes arvesse asjaolu, et väikese argumendi siinus on ligikaudu võrdne antenni pikkuse väärtusega. argument, saab viimase seose ümber kirjutada järgmiselt:
Kust saame lõpuks põhisagara laiuse ja antenni suuruse suhte lainepikkuse osades:
Viimasest seosest järeldub oluline järeldus: fikseeritud lainepikkusel ühefaasilise lineaarse antenni puhul põhjustab antenni pikkuse suurenemine kiirgusmustri kitsenemist.
Hinnakem selle antenni külghõlmade taset. Seosest (4.1) saame esimese (maksimaalse) külgsagara nurgaasendi tingimuse:
(-13 dB)
Selgub, et sel juhul ei sõltu külghõlmade tase antenni pikkusest ja sagedusest, vaid selle määrab ainult voolu amplituudijaotuse vorm. UBL-i vähendamiseks tuleks loobuda amplituudijaotuse aktsepteeritud vormist (ühtlasest jaotusest) ja minna jaotusele, mis langeb antenni servadele.
5. Lineaarne antenni massiiv
5.1. dn lar avaldise tuletamine
Väljend 4.2. võimaldab hõlpsalt lülituda lineaarse pideva antennisüsteemi väljalt diskreetse antennimassiivi väljale. Selleks piisab, kui seada voolujaotus integraalimärgi alla võrefunktsiooni (deltafunktsioonide komplekti) kujul koos elementide ergastuse amplituudidele ja vastavatele koordinaatidele vastavate kaaludega. Sel juhul on tulemuseks antenni massiivi kiirgusmuster diskreetse Fourier' teisendusena. Magistrantidele antakse võimalus seda lähenemist iseseisvalt harjutusena rakendada.
6. Afr süntees antud päeva kohta.
6.1. Ajalooline ülevaade, antennide sünteesiprobleemide tunnused.
Sageli kehtestatakse raadiotehnikasüsteemide korrektse töö tagamiseks nende lahutamatuks osaks olevatele antenniseadmetele erinõuded. Seetõttu on kindlaksmääratud omadustega antennide kujundamine üks olulisemaid ülesandeid.
Põhimõtteliselt esitatakse nõuded antenniseadme suunamustrile (BP) ja need on väga mitmekesise iseloomuga: antenni mustri põhisagara spetsiifiline kuju (näiteks sektori ja koossekandi vorm), teatud tase külghõlmade puhul võib olla vajalik langetamine teatud suunas või teatud nurkade vahemikus. Nende probleemide lahendamisele pühendatud antenniteooria osa nimetatakse antenni sünteesi teooriaks.
Enamasti pole sünteesiprobleemile täpset lahendust leitud ja saab rääkida ligikaudsetest meetoditest. Selliseid probleeme on uuritud pikka aega ning leitud on palju meetodeid ja tehnikaid. Teatud nõuded on seatud ka antennisünteesi probleemide lahendamise meetoditele: kiirusele; stabiilsus, s.t. madal tundlikkus väiksemate parameetrite muutuste suhtes (sagedus, antenni suurused jne); praktiline teostatavus. Vaadeldakse lihtsamaid meetodeid: osadiagramme ja Fourier' integraali. Esimene meetod põhineb Fourier' teisenduse analoogial ning amplituudi-faasijaotuse ja MD vahelisel seosel, teine põhineb MD-seeria laiendamisel baasfunktsioonides (osalistes MD-des). Tihti on nende meetoditega saadud lahendusi praktikas raske rakendada (antennidel on kehv mõõteriistad, raskesti teostatav amplituud-faasijaotus (AFD), lahendus ebastabiilne). Aastal ja läbimõeldud meetodid PRA piirangutega arvestamiseks ja nn. "Ülisuunaline efekt".
Eraldi tasub esile tõsta segasünteesi probleeme, millest olulisim on faasisünteesi probleem ehk faasijaotuse leidmine etteantud amplituudil, mis viib vajaliku DP-ni. Faasi sünteesi probleemide olulisust seletatakse faasantennimassiivide (PAR) laialdase kasutamisega. Selliste probleemide lahendamise meetodeid on kirjeldatud ja.
