Слика 1. Региони на главниот зрак и страничните ребра што се користат за дефинирање на ефикасноста на зракот на антената.
Што е ефикасност на антенскиот зрак?
Ефикасност на антенскиот зрак, исто така наречена ефикасност на главниот зрак, е делот од вкупната зрачена моќност на антената што спаѓа во дефиниран регион на главниот зрак. Одговорува на практично прашање за дизајнот: колку од достапното зрачење е концентрирано кон наменетиот аголен сектор, наместо да се распредели во страничните лобуси и задниот лобус?
За приемна антена, реципроцитетот овозможува истата идеја да се гледа како дел од примената енергија собрана преку главниот зрак кога околното поле и условите на поларизација се дефинирани конзистентно. Затоа, ефикасноста на зракот е особено корисна во радарот, радиометријата, сателитските врски, микробрановите системи од точка до точка и мерењето на антените, каде што енергијата што пристигнува од или заминува кон несакани насоки може да ја намали точноста или да ги зголеми пречките.
На Слика 1, главниот лобус е центриран на z-оската. Ако аголот на конусот θ1означува прва нулта или друга експлицитно одредена граница на главниот зрак, ефикасноста на зракот се пресметува со интегрирање на шемата на моќност во тој конус и нејзино делење со моќноста интегрирана во целиот шема на зрачење.
Формула за ефикасност на антенскиот зрак
Користејќи го нормализираниот образец на моќност Pn(θ,φ), општиот израз за ефикасност на гредата е прикажан подолу:
Броителот ја претставува моќноста содржана во избраниот агол на долго светло, ΩMBИменителот ја претставува вкупната зрачена моќност интегрирана преку 4π стерадијани. Добиената вредност, ηB, е бездимензионален и нормално се прикажува како процент.
- Pn(θ,φ)е нормализираниот образец на моќност. Ако се користат измерени податоци за електричното поле, соодветниот член на моќност е пропорционален на |E|2.
- ΩMBе специфицираната област на главниот зрак, често ограничена со првите плунци или со дефиниран конусен агол.
- θ и φсе координатите на елевација и азимут што се користат за опишување на целиот дијаграм на зрачење.
Границата на главниот зрак секогаш мора да биде наведена со резултатот. Две лаборатории можат да добијат различни нумерички вредности од истиот образец ако едната се интегрира со првата нула, додека другата користи фиксен аголен конус. За приближно ротационо симетричен зрак во облик на пенкало, интеграцијата може да се поедностави како што е прикажано во следниот израз.
Како се мери ефикасноста на антенскиот зрак?
Ефикасноста на зракот се добива од податоците за шемата на зрачење, а не од едно отчитување на нишата. Може да се користи калибриран опсег на далечно поле, компактен опсег за тестирање на антена или систем на блиско поле со валидирана трансформација на далечно поле. За фазирани низи, мерењето треба да се повтори за секоја потребна состојба на зракот, фреквенција и поларизација, бидејќи грешките во скенирањето и амплитудата или фазата можат да ја прераспределат моќноста во страничните лобуси.
- Измерете го моделот на зрачењенад доволна аголна покриеност за да се вклучи главниот зрак, страничните лобуси и задниот лобус.
- Конвертирајте го измереното поле во шема на моќности применете ја истата нормализација на секој аголен примерок.
- Дефинирајте ја границата на долгиот зрак, како што е контурата со прва нула или одреден конусен агол.
- Интегрирајте ја моќта во таа границаи поделете го со моќноста интегрирана во целиот модел.
- Пријавете ги условите за тестирање, вклучувајќи фреквенција, поларизација, состојба на зракот, аголна резолуција и дефиниција на границата.
Пар дводимензионални засеци во Е-рамнина и Х-рамнина може да ја покажат ширината на зракот и однесувањето на страничните лобуси, но вообичаено не даваат целосна вредност на ефикасноста на зракот во тридимензионални размери, освен ако не е оправдана ротационата симетрија. Податоците за целосна сфера или доволно комплетните податоци за шемата даваат пооправдан резултат. Дознајте повеќе за RF MISO.можности за тестирање на антената.
Ефикасност на зракот наспроти други термини за ефикасност на антената
Ефикасност на зракот наспроти ефикасност на зрачење
Ефикасност на зрачењеја споредува зрачената моќност со моќноста прифатена од антената и затоа ги одразува загубите на проводници и диелектрици.Ефикасност на гредатаопишува каде оди зрачената моќност. Антената може да има мала внатрешна загуба, но сепак да има скромна ефикасност на зракот ако се појави значителна моќност во страничните лобуси или задниот лобус.
Ефикасност на гредата наспроти насоченост и засилување
Насоченостја опишува врвната концентрација на шемата на зрачење во однос на изотропен радијатор. Засилувањето ја комбинира насоченоста со ефикасноста на зрачењето, додека реализираното засилување, исто така, го зема предвид несовпаѓањето на импедансата. Ефикасноста на зракот е различна бидејќи ја интегрира моќноста низ аголен регион, наместо да ја оценува само насоката на врвот.
Ефикасност на гредата наспроти ширина на гредата
Ширината на зракот со половина моќност е аголната ширина помеѓу точките од -3 dB на главниот лобус. Тесниот зрак често ја придружува високата насоченост, но сам по себе не докажува ефикасност на долгиот зрак. Моделот може да има тесен врв, а сепак да испраќа значителна енергија во страничните лобуси. Затоа, ширината на зракот и нивото на страничните лобуси мора да се разгледаат заедно со интегрираната вредност на ефикасноста на зракот.
Што ја контролира ефикасноста на антенскиот зрак?
1. Нивоа на странични и задни лобуси
Моќноста надвор од избраниот регион на главниот зрак директно ја намалува ефикасноста на зракот. Високите странични лобуси може да бидат резултат на дисконтинуитети на отворот, растојание меѓу низите, грешки во амплитудата или профил на осветлување кој не е оптимизиран за потребниот образец. Повратното зрачење и расејувањето од блиските структури можат да имаат сличен ефект.
2. Осветлување на отворот и стеснување на амплитудата
Антените и низите со отвор користат распределба на амплитудата низ отворот што зрачи. Речиси униформната распределба може да произведе тесен главен зрак и висока насоченост, но може да произведе и релативно високи странични лобуси. Примената на заострување на амплитудата може да ги потисне страничните лобуси и да постави повеќе од вкупната моќност на шемата во посакуваната област, иако прекумерното заострување може да го прошири главниот зрак и да го намали максималното засилување или ефикасноста на отворот. Затоа, најдобрата поставка е компромис специфичен за апликацијата.
3. Прелевање на храна и структурно блокирање
Во рефлекторска антена, енергијата што го промашува рефлекторот се прелева и не придонесува за посакуваниот главен зрак. Поддржувачите за напојување, подрефлекторот или блискиот хардвер, исто така, можат да блокираат или расејуваат дел од полето на отворот. Правилниот избор на напојување, фокусното позиционирање и механичкото усогласување помагаат во контролата на овие загуби и несаканите лобуси.
4. Фазни, амплитудни и површински грешки
Фазната нерамнотежа помеѓу елементите на низата, нееднаквите загуби на напојување, толеранцијата во производството, грешката на површината на рефлекторот и дисторзијата на радомот можат да ја оддалечат енергијата од наменетиот зрак. Овие ефекти обично стануваат поважни со зголемувањето на фреквенцијата, бидејќи фиксната димензионална грешка претставува поголем дел од брановата должина.
5. Чистота на поларизација
Некои дефиниции за ефикасност на зракот вклучуваат само моќност во посакуваната поларизација. Вкрстено поларизираното зрачење во или надвор од главниот зрак потоа може да ја намали пријавената вредност. Поларизацијата треба конзистентно да се специфицира при симулација, мерење и системски барања.
Ефикасноста на зракот, ширината на зракот и пропусниот опсег се различни
Ефикасност на гредатае интегриран аголен однос на моќност.Ширина на зракотја опишува аголната ширина на главниот лобус на наведено ниво, најчесто точките на половина моќност или -3 dB.Пропусен опсег на антенатаго опишува фреквентниот опсег во кој се задоволени избраните барања. Овие параметри влијаат еден на друг, но не се заменливи.
Дизајнот може да одржува прифатлив VSWR низ широк фреквентен опсег, додека насоката на зракот, нивото на страничните лобуси или ефикасноста на зракот значително се менуваат во близина на рабовите на опсегот. Затоа, перформансите на моделот треба да се потврдат на неколку фреквенции, а не да се заклучуваат само од пропусниот опсег на импеданса. За детален третман на дефинициите на фреквентниот опсег, видетеПропусен опсег на антена.
Како може да се подобри ефикасноста на гредите?
- Изберете стеснување на отворот на блендата што ги балансира потиснувањето на страничните лобуси, ширината на главниот зрак и засилувањето.
- Оптимизирајте ја положбата на напојувањето на рефлекторот, осветлувањето на рабовите и прелевањето.
- Користете соодветно растојание меѓу елементите и прецизна контрола на амплитудата или фазата во низите за да избегнете лобуси на решеткаста структура.
- Намалете го блокирањето, расејувањето на каблите и несаканата интеракција со монтажната структура или радомот.
- Контролирајте ги толеранциите на машинската обработка, точноста на површината и усогласувањето на највисоката работна фреквенција.
- Потврдете кополарни и вкрстенополарни шеми низ целиот работен опсег и секоја потребна состојба на зракот.
Каде е најважна ефикасноста на долгите светла?
Ефикасноста на долгиот зрак е особено вредна кога моќноста или примената енергија мора да се ограничи на добро дефинирана насока. Типични примери вклучуваат радар за следење на цели и снимање, сателитски комуникациски врски, радиоастрономија и радиометрија, микробранови врски од точка до точка, системи за напојување со рефлектори, калибрациски антени и електронски управувани низи.
Не постои универзален процент на ефикасност на зракот што е точен за секоја антена. Корисен услов мора да ја наведе работната фреквенција, поларизацијата, состојбата на зракот и аголната граница, заедно со прифатливото однесување на страничните и задните лобуси. Ова ги прави податоците од добавувачот, симулацијата и измерените резултати директно споредливи.
Што треба да проверат купувачите во техничкиот лист за антена?
Кога контролата на зракот е важна, не ја оценувајте антената само според врвното засилување. Прашајте го производителот кои податоци за шемата и услови за тестирање се достапни за точниот модел и фреквентен опсег.
- Работен фреквентен опсег и фреквенциите што се користат за мерења на шаблони
- Засилување, ширина на зракот со половина моќност и ниво на првиот страничен лобус во однос на фреквенцијата
- Кополарни и вкрстенополарни шеми на зрачење во потребните рамнини или преку сферично скенирање
- Аголната граница и поларизацијата што се користат за пресметување на ефикасноста на зракот, кога таа вредност е наведена
- VSWR, конектор или брановоден интерфејс, управување со моќност и еколошки барања
- Механички толеранции, распоред на монтирање и која било конфигурација на радом или рефлекторско напојување
RF MISO решенија за микробранови антени
RF MISO испорачува микробранови и милиметарски бранови антени за мерење, радар, комуникација и системска интеграција. Релевантните фамилии на производи вклучуваатстандардни антени со засилување на рог, рефлекторски антенииниза антениСпецификациите специфични за моделот и достапните податоци од тестовите треба да се разгледаат во однос на потребната фреквенција, поларизација, засилување и перформанси на шемата.
За избор на антена или прилагодени барања,контактирајте RF MISO at info@rf-miso.com.
Време на објавување: 12 јули 2024 година
