Figura 1. Rajonet e rrezes kryesore dhe të lobeve anësore të përdorura për të përcaktuar efikasitetin e rrezes së antenës.
Çfarë është efikasiteti i rrezes së antenës?
Efikasiteti i rrezes së antenës, i quajtur edhe efikasitet i rrezes kryesore, është pjesa e fuqisë totale të rrezatuar të një antene që bie brenda një rajoni të përcaktuar të rrezes kryesore. Ai përgjigjet një pyetjeje praktike të projektimit: sa nga rrezatimi i disponueshëm përqendrohet drejt sektorit këndor të synuar në vend që të shpërndahet në lobet anësore dhe lobin e pasmë?
Për një antenë marrëse, reciprociteti lejon që e njëjta ide të shihet si pjesa e fuqisë së marrë të mbledhur përmes rrezes kryesore kur kushtet e fushës përreth dhe të polarizimit përcaktohen në mënyrë të qëndrueshme. Prandaj, efikasiteti i rrezes është veçanërisht i dobishëm në radar, radiometri, lidhje satelitore, sisteme mikrovalësh pikë-në-pikë dhe matjen e antenave, ku energjia që vjen nga ose largohet drejt drejtimeve të padëshiruara mund të zvogëlojë saktësinë ose të rrisë ndërhyrjen.
Në Figurën 1, lobi kryesor është i përqendruar në boshtin z. Nëse këndi i konit θ1shënon kufirin e parë bosh ose një kufi tjetër të rrezes kryesore të specifikuar në mënyrë të qartë, efikasiteti i rrezes llogaritet duke integruar modelin e fuqisë brenda atij koni dhe duke e pjesëtuar atë me fuqinë e integruar mbi të gjithë modelin e rrezatimit.
Formula e Efikasitetit të Rrezes së Antenës
Duke përdorur modelin e normalizuar të fuqisë Pn(θ,φ), shprehja e përgjithshme e efikasitetit të rrezes tregohet më poshtë:
Numëruesi përfaqëson fuqinë e përmbajtur brenda këndit të zgjedhur të rrezes kryesore, Ω.MBEmëruesi përfaqëson fuqinë totale të rrezatuar të integruar në 4π steradiane. Vlera që rezulton, ηB, është pa dimensione dhe normalisht raportohet si përqindje.
- Pn(θ,φ)është modeli i normalizuar i fuqisë. Nëse përdoren të dhënat e fushës elektrike të matura, termi përkatës i fuqisë është proporcional me |E|2.
- ΩMBështë rajoni i specifikuar i rrezes kryesore, shpesh i kufizuar nga boshllëqet e para ose nga një kënd konik i përcaktuar.
- θ dhe φjanë koordinatat e lartësisë dhe azimutit të përdorura për të përshkruar modelin e plotë të rrezatimit.
Kufiri i rrezes kryesore duhet të deklarohet gjithmonë me rezultatin. Dy laboratorë mund të marrin vlera të ndryshme numerike nga i njëjti model nëse njëri integrohet me boshllëkun e parë, ndërsa tjetri përdor një kon këndor të fiksuar. Për një rreze lapsi afërsisht simetrike rrotulluese, integrimi mund të thjeshtohet siç tregohet në shprehjen tjetër.
Si matet efikasiteti i rrezes së antenës?
Efikasiteti i rrezes merret nga të dhënat e modelit të rrezatimit dhe jo nga një lexim i vetëm i pamjes së jashtme. Mund të përdoret një diapazon i kalibruar i fushës së largët, një diapazon testimi kompakt i antenës ose një sistem i fushës së afërt me një transformim të validuar të fushës së largët. Për vargjet me faza, matja duhet të përsëritet për çdo gjendje, frekuencë dhe polarizim të kërkuar të rrezes, sepse gabimet e skanimit dhe amplitudës ose fazës mund të rishpërndajnë fuqinë në lobet anësore.
- Matni modelin e rrezatimitmbi mbulim këndor të mjaftueshëm për të përfshirë traun kryesor, lobet anësore dhe lobin e pasmë.
- Konvertoni fushën e matur në një model fuqiedhe aplikoni të njëjtin normalizim për çdo mostër këndore.
- Përcaktoni kufirin e rrezes kryesore, siç është kontura e parë zero ose një kënd konik i specifikuar.
- Integroni fuqinë brenda atij kufiridhe pjesëtojeni atë me fuqinë e integruar mbi të gjithë modelin.
- Raportoni kushtet e testimit, duke përfshirë frekuencën, polarizimin, gjendjen e rrezes, rezolucionin këndor dhe përcaktimin e kufirit.
Një palë prerjesh dy-dimensionale në planin E dhe në planin H mund të tregojnë gjerësinë e rrezes dhe sjelljen e lobeve anësore, por normalisht nuk ofron një vlerë të plotë tre-dimensionale të efikasitetit të rrezes, përveç nëse simetria rrotulluese është justifikuar. Të dhënat e modelit me sferë të plotë ose mjaftueshëm të plotë japin një rezultat më të mbrojtshëm. Mësoni më shumë rreth RF MISO-ve.aftësitë e testimit të antenës.
Efikasiteti i rrezes kundrejt termave të tjerë të efikasitetit të antenës
Efikasiteti i rrezes kundrejt Efikasitetit të rrezatimit
Efikasiteti i rrezatimitkrahason fuqinë e rrezatuar me fuqinë e pranuar nga antena dhe për këtë arsye pasqyron humbjet e përçuesit dhe dielektrike.Efikasiteti i rrezespërshkruan se ku shkon fuqia e rrezatuar. Një antenë mund të ketë humbje të brendshme të ulëta, por prapëseprapë të ketë efikasitet modest të rrezes nëse shfaqet fuqi e konsiderueshme në lobet anësore ose në lobin e pasmë.
Efikasiteti i rrezes kundrejt Drejtueshmërisë dhe Përforcimit
Drejtueshmëripërshkruan përqendrimin maksimal të modelit të rrezatimit në lidhje me një radiator izotropik. Fitimi kombinon drejtueshmërinë me efikasitetin e rrezatimit, ndërsa fitimi i realizuar merr parasysh edhe mospërputhjen e impedancës. Efikasiteti i rrezes është i ndryshëm sepse integron fuqinë përgjatë një rajoni këndor në vend që të vlerësojë vetëm drejtimin e maksimumit.
Efikasiteti i rrezes kundrejt gjerësisë së rrezes
Gjerësia e rrezes me gjysmë fuqie është gjerësia këndore midis pikave -3 dB të lobit kryesor. Një rreze e ngushtë shpesh shoqërohet me drejtim të lartë, por në vetvete nuk vërteton efikasitet të lartë të rrezes. Një model mund të ketë një kulm të ngushtë dhe prapë të dërgojë energji të konsiderueshme në lobet anësore. Prandaj, gjerësia e rrezes dhe niveli i lobeve anësore duhet të rishikohen së bashku me vlerën e integruar të efikasitetit të rrezes.
Çfarë e kontrollon efikasitetin e rrezes së antenës?
1. Nivelet e lobit anësor dhe të lobit të pasmë
Fuqia jashtë rajonit të zgjedhur të rrezes kryesore zvogëlon drejtpërdrejt efikasitetin e rrezes. Lobet anësore të larta mund të vijnë si pasojë e ndërprerjeve të hapjes, hapësirës midis vargjeve, gabimeve të amplitudës ose një profili ndriçimi që nuk është optimizuar për modelin e kërkuar. Rrezatimi i kundërt dhe shpërndarja nga strukturat aty pranë mund të kenë një efekt të ngjashëm.
2. Ndriçimi i aperturës dhe ngushtimi i amplitudës
Antenat dhe vargjet e aperturës përdorin një shpërndarje amplitude përgjatë aperturës rrezatuese. Një shpërndarje pothuajse uniforme mund të prodhojë një rreze kryesore të ngushtë dhe drejtim të lartë, por gjithashtu mund të prodhojë lobe anësore relativisht të larta. Zbatimi i një konikimi të amplitudës mund të shtypë lobet anësore dhe të vendosë më shumë nga fuqia totale e modelit në rajonin e dëshiruar, megjithëse konikimi i tepërt mund të zgjerojë rrezen kryesore dhe të zvogëlojë fitimin maksimal ose efikasitetin e aperturës. Prandaj, cilësimi më i mirë është një kompromis specifik për aplikacionin.
3. Derdhja e ushqimit dhe bllokimi strukturor
Në një antenë reflektore, energjia që nuk arrin reflektorin përhapet dhe nuk kontribuon në rrezen kryesore të dëshiruar. Mbështetëset e furnizimit, një nënreflektor ose pajisjet e afërta gjithashtu mund të bllokojnë ose shpërndajnë një pjesë të fushës së aperturës. Përzgjedhja e saktë e furnizimit, pozicionimi fokal dhe shtrirja mekanike ndihmojnë në kontrollin e këtyre humbjeve dhe lobeve të padëshiruara.
4. Gabimet e Fazës, Amplitudës dhe Sipërfaqes
Çekuilibri i fazës midis elementëve të grupit, humbja e pabarabartë e furnizimit, toleranca e prodhimit, gabimi i sipërfaqes së reflektorit dhe shtrembërimi i radomës mund ta largojnë energjinë nga rrezja e synuar. Këto efekte zakonisht bëhen më të rëndësishme me rritjen e frekuencës sepse një gabim dimensional fiks përfaqëson një pjesë më të madhe të një gjatësie vale.
5. Pastërtia e Polarizimit
Disa përkufizime të efikasitetit të rrezes përfshijnë vetëm fuqinë në polarizimin e dëshiruar. Rrezatimi i polarizuar kryq brenda ose jashtë rrezes kryesore mund ta zvogëlojë vlerën e raportuar. Polarizimi duhet të specifikohet në mënyrë të vazhdueshme në simulim, matje dhe në kërkesat e sistemit.
Efikasiteti i rrezes, gjerësia e rrezes dhe gjerësia e brezit janë të ndryshme
Efikasiteti i rrezesështë një raport i integruar i fuqisë këndore.Gjerësia e rrezespërshkruan gjerësinë këndore të lobit kryesor në një nivel të caktuar, zakonisht pikat e gjysmës së fuqisë ose -3 dB.Gjerësia e brezit të antenëspërshkruan diapazonin e frekuencave mbi të cilin plotësohen kërkesat e zgjedhura. Këta parametra ndikojnë tek njëri-tjetri, por nuk janë të këmbyeshëm.
Një dizajn mund të mbajë një VSWR të pranueshëm në një gamë të gjerë frekuencash, ndërsa drejtimi i rrezes, niveli i lobit anësor ose efikasiteti i rrezes ndryshojnë ndjeshëm pranë skajeve të brezit. Prandaj, performanca e modelit duhet të verifikohet në disa frekuenca dhe jo të nxirret vetëm nga gjerësia e brezit të impedancës. Për një trajtim të detajuar të përkufizimeve të diapazonit të frekuencave, shihGjerësia e brezit të antenës.
Si mund të përmirësohet efikasiteti i trarëve?
- Zgjidhni një konik të aperturës që balancon shtypjen e lobit anësor, gjerësinë e rrezes kryesore dhe përforcimin.
- Optimizoni pozicionin e furnizimit me reflektor, ndriçimin e skajit dhe derdhjen.
- Përdorni hapësirë të përshtatshme midis elementëve dhe kontroll të saktë të amplitudës ose fazës në vargje për të shmangur lobet e rrjetës.
- Zvogëloni bllokimin, shpërndarjen e kabllove dhe ndërveprimin e padëshiruar me strukturën e montimit ose radomën.
- Kontrolloni tolerancat e përpunimit, saktësinë e sipërfaqes dhe shtrirjen në frekuencën më të lartë të funksionimit.
- Verifikoni modelet kopolare dhe ndërpolare në të gjithë brezin operativ dhe çdo gjendje të kërkuar të rrezes.
Ku ka më shumë rëndësi efikasiteti i dritave të gjata?
Efikasiteti i rrezeve të larta është veçanërisht i vlefshëm kur fuqia ose energjia e marrë duhet të kufizohet në një drejtim të përcaktuar mirë. Shembuj tipikë përfshijnë radarin e ndjekjes së objektivit dhe imazherisë, lidhjet e komunikimit satelitor, radio astronominë dhe radiometrinë, lidhjet mikrovalë pikë-në-pikë, sistemet e furnizimit me reflektor, antenat e kalibrimit dhe grupet e drejtuara elektronikisht.
Nuk ka një përqindje universale të efikasitetit të rrezes që është e saktë për çdo antenë. Një kërkesë e dobishme duhet të përcaktojë frekuencën e funksionimit, polarizimin, gjendjen e rrezes dhe kufirin këndor, së bashku me sjelljen e pranueshme të lobit anësor dhe lobit të pasmë. Kjo i bën të dhënat e furnizuesit, simulimin dhe rezultatet e matura drejtpërdrejt të krahasueshme.
Çfarë duhet të kontrollojnë blerësit në një fletë të dhënash të antenës?
Kur kontrolli i rrezes është i rëndësishëm, mos e vlerësoni një antenë vetëm nga fitimi maksimal. Pyesni prodhuesin se cilat të dhëna të modelit dhe kushte testimi janë të disponueshme për modelin dhe diapazonin e saktë të frekuencës.
- Diapazoni i frekuencave operative dhe frekuencat e përdorura për matjet e modelit
- Përforcimi, gjerësia e rrezes gjysmë-fuqi dhe niveli i lobit të parë anësor kundrejt frekuencës
- Modelet e rrezatimit kopolar dhe ndërpolar në planet e kërkuara ose mbi një skanim sferik
- Kufiri këndor dhe polarizimi i përdorur për të llogaritur efikasitetin e rrezes, kur kjo vlerë është e specifikuar
- VSWR, lidhës ose ndërfaqe valëpërçuese, trajtimi i energjisë dhe kërkesat mjedisore
- Tolerancat mekanike, rregullimi i montimit dhe çdo konfigurim i radomës ose i furnizimit me reflektor
Zgjidhje për Antena Mikrovalësh RF MISO
RF MISO furnizon antena mikrovalësh dhe me valë milimetrike për matje, radar, komunikim dhe integrim të sistemit. Familjet përkatëse të produkteve përfshijnëantena standarde me brirë për fitim, antena reflektuesedheantena të vargutSpecifikimet specifike të modelit dhe të dhënat e disponueshme të testimit duhet të rishikohen kundrejt frekuencës, polarizimit, përforcimit dhe performancës së modelit të kërkuar.
Për zgjedhjen e antenës ose një kërkesë të personalizuar,kontaktoni RF MISO at info@rf-miso.com.
Koha e postimit: 12 korrik 2024
