Figur 1. Haaptstral- a Säitelobregiounen, déi benotzt gi fir d'Effizienz vun der Antennstrale ze definéieren.
Wat ass d'Effizienz vun der Antennestrahl?
Antennestrahleffizienz, och Haaptstrahleffizienz genannt, ass den Undeel vun der gesamter ausgestraalter Leeschtung vun enger Antenn, deen an engem definéierten Haaptstrahlberäich fällt. Et beäntwert eng praktesch Designfro: wéi vill vun der verfügbarer Stralung konzentréiert sech op de beabsichtigten Winkelsektor anstatt a Säiteloben an den hënneschte Lobe verdeelt ze ginn?
Fir eng Empfangsantenn erlaabt d'Reziprozitéit, déiselwecht Iddi als den Undeel vun der empfaangener Energie ze gesinn, déi duerch den Haaptstral gesammelt gëtt, wann d'Ëmgéigendfeld- a Polarisatiounsbedingungen konsequent definéiert sinn. D'Straleneffizienz ass dofir besonnesch nëtzlech am Radar, der Radiometrie, de Satellitteverbindungen, Punkt-zu-Punkt-Mikrowellensystemer an der Antennemiessung, wou Energie, déi aus ongewollten Richtungen kënnt oder erausgeet, d'Genauegkeet reduzéiere kann oder d'Interferenzen erhéijen kann.
An der Figur 1 ass den Haaptlobe zentréiert op der z-Achs. Wann de Kegelwénkel θ1déi éischt Null oder eng aner explizit spezifizéiert Haaptstralgrenz markéiert, gëtt d'Straleleffizienz berechent andeems d'Leeschtungsmuster an deem Kegel integréiert an duerch d'Leeschtung gedeelt gëtt, déi iwwer dat komplett Stralungsmuster integréiert ass.
Formel fir d'Effizienz vun der Antennestrahl
Mat Hëllef vum normaliséierte Potenzmuster Pn(θ,φ), den allgemenge Straleffizienz-Ausdrock gëtt hei ënnendrënner gewisen:
Den Zähler representéiert d'Leeschtung, déi am gewielten Haaptstrale-Routwénkel, Ω, enthale ass.MBDen Nenner representéiert déi total ausgestraalt Leeschtung integréiert iwwer 4π Steradianer. De resultéierende Wäert, ηB, ass dimensiounslos a gëtt normalerweis als Prozentsaz uginn.
- Pn(θ,φ)ass dat normaliséiert Leeschtungsmuster. Wann gemoossen elektresch Felddaten benotzt ginn, ass den entspriechende Leeschtungsterm proportional zu |E|2.
- ΩMBass déi spezifizéiert Haaptstralregioun, dacks begrenzt duerch déi éischt Nullpunkten oder duerch e definéierte Kegelwénkel.
- θ an φsinn d'Héicht- an Azimutkoordinaten, déi benotzt gi fir dat komplett Stralungsmuster ze beschreiwen.
D'Grenz vum Haaptstral muss ëmmer mam Resultat uginn ginn. Zwee Labore kënnen ënnerschiddlech numeresch Wäerter aus dem selwechte Muster kréien, wann een op den éischte Nullpunkt integréiert, während deen aneren e fixe Wénkelkegel benotzt. Fir e ronn rotationssymmetresche Bleistiftstral kann d'Integratioun vereinfacht ginn, wéi am nächste Ausdrock gewisen.
Wéi gëtt d'Effizienz vun der Antennstrahl gemooss?
D'Stralungseffizienz gëtt aus Stralungsmusterdaten anstatt aus enger eenzeger Boresiichtmessung kritt. E kalibréierte Fernfeldberäich, e kompakten Antenntestberäich oder e Nahfeldsystem mat enger validéierter Fernfeldtransformatioun kann benotzt ginn. Fir Phasenantennen soll d'Miessung fir all erfuerderlechen Stralzoustand, Frequenz a Polarisatioun widderholl ginn, well Scan- a Amplituden- oder Phasenfehler d'Leeschtung a Säiteloben nei verdeele kënnen.
- Mooss de Stralungsmusteriwwer genuch Wénkelofdeckung fir den Haaptstral, d'Säiteloben an den hënneschte Lob anzebannen.
- Konvertéiert dat gemoossent Feld an e Potenzmusteran déiselwecht Normaliséierung op all Wénkelprobe uwenden.
- Definéiert d'Grenz vum Haaptstrahl, wéi zum Beispill déi éischt-Nullkontur oder e spezifizéierte Kegelwénkel.
- Integréiert d'Kraaft bannent där Grenzan deelt et duerch d'integréiert Potenz iwwer dat komplett Muster.
- D'Testbedingungen mellen, dorënner Frequenz, Polarisatioun, Stralzoustand, Wénkeloppléisung an d'Grenzdefinitioun.
E puer zweedimensional Schnëtter an der E-Plan an der H-Plan kënnen d'Strahlbreet an d'Säitelobverhalen weisen, awer si liwweren normalerweis keen komplette dräidimensionale Straleffizienzwäert, ausser d'Rotatiounssymmetrie gouf gerechtfäerdegt. Vollkugel- oder genuch komplett Musterdaten ginn e méi verdeedegt Resultat. Léiert méi iwwer RF MISOen.Fäegkeeten fir Antennen ze testen.
Straleffizienz vs. aner Begrëffer fir Antenneffizienz
Straleffizienz vs. Stralungseffizienz
Stralungseffizienzvergläicht ausgestraalte Leeschtung mat der vun der Antenn akzeptéierter Leeschtung a reflektéiert dofir Leeder- a dielektresch Verloschter.Straleffizienzbeschreift wou déi ausgestraalt Leeschtung higeet. Eng Antenn kann e klengen internen Verloscht hunn, awer ëmmer nach eng moderat Straleffizienz hunn, wann eng substantiell Leeschtung an de Säiteloben oder am hënneschte Lobe optrieden.
Straleffizienz vs. Richtegkeet a Verstärkung
Richtegkeetbeschreift d'Peakkonzentratioun vum Stralungsmuster am Verhältnes zu engem isotropen Radiator. De Gewënn kombinéiert d'Richtegkeet mat der Stralungseffizienz, während de realiséierte Gewënn och d'Impedanzmismatch berücksichtegt. D'Straleneffizienz ass anescht, well se d'Leeschtung iwwer e Wénkelberäich integréiert anstatt nëmmen d'Peakrichtung ze evaluéieren.
Straleffizienz vs. Strahlbreet
D'Strahlbreet vun der Hallefleeschtung ass d'Wénkelbreet tëscht den -3 dB-Punkten vum Haaptlobe. E schmuele Stral geet dacks mat enger héijer Richtkraaft zesummen, awer et beweist net eleng eng héich Straleffizienz. E Muster kann e schmuele Peak hunn a trotzdem bedeitend Energie an d'Säiteloben schécken. D'Strahlbreet an den Niveau vun der Säitelob mussen dofir zesumme mam integréierte Straleffizienzwäert iwwerpréift ginn.
Wat kontrolléiert d'Effizienz vun der Antennestrahl?
1. Säitelappen- a Récklappenniveauen
Leeschtung ausserhalb vum gewielten Haaptstralberäich reduzéiert direkt d'Straleleffizienz. Héich Säiteloben kënnen duerch Aperturdiskontinuitéiten, Ofstand tëscht den Arrays, Amplitudenfehler oder engem Beliichtungsprofil entstoen, deen net fir dat gewënschte Muster optimiséiert gouf. Réckstralung a Streuung vun noer Strukturen kënnen en ähnlechen Effekt hunn.
2. Aperturbeliichtung an Amplitudenkonizitéit
Aperturantennen an -arrays benotzen eng Amplitudenverdeelung iwwer d'Stralungsapertur. Eng bal gläichméisseg Verdeelung kann e schmuele Haaptstral an eng héich Richtkraaft produzéieren, awer si kann och verhältnisméisseg héich Säiteloben produzéieren. D'Applikatioun vun enger Amplitudenkonizitéit kann Säiteloben ënnerdrécken a méi vun der gesamter Musterleistung an déi gewënscht Regioun placéieren, obwuel exzessiv Konizitéit den Haaptstral verbreet a Peakgain oder Apertureffizienz reduzéiere kann. Déi bescht Astellung ass dofir en applikatiounsspezifesche Kompromëss.
3. Fudderiwwerlaf a strukturell Blockéierung
An enger Reflekterantenn gëtt Energie, déi de Reflekter verpasst, iwwerlafen a dréit net zum gewënschten Haaptstral bäi. Ënnerstëtzungsstëtzer, en Ënnerreflektor oder Hardware an der Géigend kënnen och en Deel vum Aperturfeld blockéieren oder zerstreien. Déi richteg Auswiel vun der Feed, d'Positionéierung vum Brennwäit an d'mechanesch Ausriichtung hëllefen, dës Verloschter an ongewollt Läppchen ze kontrolléieren.
4. Phas-, Amplituden- a Flächenfehler
Phasenongläichgewiicht tëscht Array-Elementer, ongläiche Fuerverloscht, Fabrikatiounstoleranz, Reflektoroberflächefeeler a Radomverzerrung kënnen Energie vum beabsichtigte Stral ewechbeweegen. Dës Effekter ginn normalerweis méi wichteg mat der Erhéijung vun der Frequenz, well e fixe Dimensiounsfehler e gréissere Brochdeel vun enger Wellelängt representéiert.
5. Polarisatiounsreinheet
Verschidde Definitioune vun der Straleffizienz enthalen nëmmen d'Leeschtung an der gewënschter Polarisatioun. Kräizpolariséiert Stralung bannen oder baussent dem Haaptstral kann dann de gemellten Wäert reduzéieren. D'Polarisatioun soll konsequent an der Simulatioun, der Miessung an de Systemufuerderunge spezifizéiert ginn.
Straleffizienz, Strahlbreet a Bandbreet sinn ënnerschiddlech
Straleffizienzass en integréiert Winkelleistungsverhältnis.Strahlbreetbeschreift d'Wénkelbreet vum Haaptlobe op engem festgeluechte Niveau, normalerweis d'Hallefleeschtung oder -3 dB-Punkten.Antennebandbreetbeschreift de Frequenzberäich, iwwer deen déi gewielten Ufuerderunge erfëllt sinn. Dës Parameter beaflossen sech géigesäiteg, awer si sinn net austauschbar.
En Design kann e akzeptablen VSWR iwwer e breede Frequenzberäich behalen, während seng Strahlrichtung, säi Säitelobniveau oder seng Straleffizienz sech wesentlech no bei de Bandkanten änneren. D'Musterleistung soll dofir bei verschiddene Frequenzen verifizéiert ginn, anstatt nëmmen aus der Impedanzbandbreet ofgeleet ze ginn. Fir eng detailléiert Behandlung vun de Frequenzberäichdefinitiounen, kuckt ...Antennebandbreet.
Wéi kann d'Beameffizienz verbessert ginn?
- Wielt eng Aperturkonizitéit, déi d'Säitelobenënnerdréckung, d'Haaptstralbreet an de Verstärkung ausbalancéiert.
- Optimiséiert d'Positioun vum Reflektor, d'Kantenbeliichtung an d'Spillover.
- Benotzt e passenden Elementofstand a präzis Amplituden- oder Phasenkontroll an Arrays, fir Gitterloben ze vermeiden.
- Reduzéiert Blockéierung, Kabelstreuung an ongewollt Interaktioun mat der Montagestruktur oder dem Radom.
- Kontrolléiert d'Bearbechtungstoleranzen, d'Uewerflächengenauegkeet an d'Ausriichtung mat der héchster Betribsfrequenz.
- Verifizéiert kopolar a kräizpolar Muster iwwer dat ganzt Betribsband an all erfuerderlechen Strahlzoustand.
Wou ass d'Effizienz vun der Fernstrahl am wichtegsten?
Héichstraleffizienz ass besonnesch wäertvoll wann d'Energie oder d'empfaangen Energie op eng gutt definéiert Richtung limitéiert muss ginn. Typesch Beispiller sinn Zilverfolgungs- a Bildgebungsradar, Satellittekommunikatiounsverbindungen, Radioastronomie a Radiometrie, Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenverbindungen, Reflektor-Führungssystemer, Kalibratiounsantennen an elektronesch gesteiert Antennen.
Et gëtt keen universelle Prozentsaz vun der Strahleffizienz, deen fir all Antenn korrekt ass. Eng nëtzlech Ufuerderung muss d'Betribsfrequenz, d'Polarisatioun, den Zoustand vum Stral an d'Wénkelgrenz uginn, zesumme mat dem akzeptablen Verhalen vum Säitelob an dem Récklob. Dëst mécht d'Donnéeën, d'Simulatioun an d'Miessresultater vum Liwwerant direkt vergläichbar.
Wat solle Keefer an engem Antenne-Datenblat kontrolléieren?
Wann d'Strahlung wichteg ass, sollt Dir eng Antenn net eleng um Peak-Gewënn evaluéieren. Frot den Hiersteller, wéi eng Musterdaten an Testbedingungen fir de genaue Modell a Frequenzberäich verfügbar sinn.
- Betribsfrequenzberäich an d'Frequenzen, déi fir Mustermiessunge benotzt ginn
- Verstärkung, Hallefleistungsstralbreet an éischte Säitelobniveau géint d'Frequenz
- Kopolar a kräizpolar Stralungsmuster an den erfuerderlechen Ebenen oder iwwer e sphäresche Scan
- Déi Winkelgrenz an d'Polarisatioun, déi benotzt gi fir d'Straleneffizienz ze berechnen, wann dëse Wäert spezifizéiert ass
- VSWR, Stecker- oder Wellenleiter-Interface, Leeschtungsbehandlung an Ëmweltufuerderungen
- Mechanesch Toleranzen, Montagearrangement a all Konfiguratioun vum Radom oder der Reflektorzufuhr
RF MISO Mikrowellenantennenléisungen
RF MISO liwwert Mikrowellen- an Millimeterwellenantennen fir Miessung, Radar, Kommunikatioun a Systemintegratioun. Relevant Produktfamillen enthalenStandard-Verstärkungshornantennen, ReflektorantennenanArray-AntennenModellspezifesch Spezifikatiounen an verfügbar Testdaten sollten am Verglach mat der erfuerderlecher Frequenz, Polarisatioun, Verstärkung a Musterleistung iwwerpréift ginn.
Fir d'Auswiel vun der Antenn oder eng personaliséiert Ufuerderung,Kontakt RF MISO at info@rf-miso.com.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 12. Juli 2024
