Antenni

Antennin ominaisuus, antennin vahvistus ja suuntaus

Antennin erityisrakenteen ansiosta säteilytiheys voidaan keskittää tiettyyn avaruudelliseen suuntaan. Häviöttömän antennin suuntaavuuden mitta on antennin vahvistus. Se liittyy läheisesti antennin suuntaavuuteen. Toisin kuin suuntaavuus, joka kuvaa vain antennin suuntaominaisuuksia, antennin vahvistus ottaa huomioon myös antennin tehokkuuden.

säteily

Siksi se edustaa todellista säteilytehoa. Tämä on yleensä vähemmän kuin lähettimen antama teho. Koska tämä teho on kuitenkin helpompi mitata kuin suuntaavuus, antennin vahvistusta käytetään yleisemmin kuin suuntaavuutta. Olettaen, että otetaan huomioon häviötön antenni, suuntaavuus voidaan asettaa yhtä suureksi kuin antennin vahvistus.

säteily

Vertailuantennia käytetään määrittämään antennin vahvistus. Useimmissa tapauksissa referenssiantenni on häviötön oletettu ympärisäteilijä (isotrooppinen säteilijä tai antenni), joka säteilee tasaisesti kaikkiin suuntiin, tai yksinkertainen dipoliantenni, ainakin siinä tasossa, johon viitataan.

säteily

Mitattavan antennin säteilytiheys (teho pinta-alayksikköä kohti) määritetään tietyllä etäisyydellä olevasta pisteestä ja sitä verrataan vertailuantennilla saatuun arvoon. Antennivahvistus on kahden säteilytiheyden suhde.

säteily

Esimerkiksi jos suunta-antenni tuottaa 200 kertaa suuremman säteilytiheyden kuin isotrooppinen antenni tietyssä spatiaalisuunnassa, antennin vahvistuksen G arvo on 200 tai 23 dB.

säteily

Antenni kuvio

Antennikuvio on graafinen esitys antennin säteilemän energian tilajakaumasta. Sovelluksesta riippuen antennin tulee vastaanottaa vain tietystä suunnasta, mutta ei signaaleja muista suunnista (esim. TV-antenni, tutka-antenni), toisaalta auton antennin tulee pystyä vastaanottamaan lähettimiä kaikista mahdollisista suunnista.

säteily

Antennin säteilykuvio on graafinen esitys antennin säteilyominaisuuksien elementeistä. Antennikuvio on yleensä graafinen esitys antennin suuntaominaisuuksista. Se edustaa energiasäteilyn suhteellista intensiteettiä tai sähkö- tai magneettikentän voimakkuuden määrää antennin suunnan funktiona. Antennikaavioita mitataan tai generoidaan simulaatioohjelmilla tietokoneella, esimerkiksi tutka-antennin suuntaavuuden graafiseksi näyttämiseksi ja sitä kautta sen suorituskyvyn arvioimiseksi.

säteily

Verrattuna monisuuntaisiin antenneihin, jotka säteilevät tasaisesti lentokoneen kaikkiin suuntiin, suunta-antennit suosivat yhtä suuntaa ja saavuttavat siten pidemmän kantaman tähän suuntaan pienemmällä lähetysteholla. Antennin säteilykuviot havainnollistavat graafisesti mittauksilla määritettyjä mieltymyksiä. Vastavuoroisuuden ansiosta antennin lähetys- ja vastaanotto-ominaisuudet ovat samat. Kaaviossa näkyy lähetystehon suuntajakauma kenttävoimakkuutena ja antennin herkkyys vastaanoton aikana.

säteily

Vaadittu suuntaavuus saavutetaan antennin kohdistetulla mekaanisella ja sähköisellä rakenteella. Suuntavuus ilmaisee, kuinka hyvin antenni vastaanottaa tai lähettää tiettyyn suuntaan. Se esitetään graafisessa esityksessä (antennikuvio) atsimuutin (vaakakuvaaja) ja korkeuden (pystykaavio) funktiona.

säteily

Käytä suorakulmaisia ​​tai polaarisia koordinaattijärjestelmiä. Graafisten esitysten mittauksilla voi olla lineaarisia tai logaritmisia arvoja.

säteily

Käytä monia näyttömuotoja. Suorakulmaiset koordinaattijärjestelmät sekä napakoordinaattijärjestelmät ovat hyvin yleisiä. Päätavoitteena on esittää edustava säteilykuvio vaakasuunnassa (atsimuutti) täydessä 360° esityksessä tai pystysuorassa (korkeus) enimmäkseen vain 90 tai 180 asteessa. Antennin data voidaan esittää paremmin suorakulmaisina koordinaatteina. Koska nämä tiedot voidaan tulostaa myös taulukoiksi, kuvaavampi liikeratakäyrän esitys napakoordinaateissa on yleensä edullinen. Toisin kuin karteesinen koordinaattijärjestelmä, tämä osoittaa suoraan suunnan.

säteily

Käsittelyn, läpinäkyvyyden ja maksimaalisen monipuolisuuden vuoksi säteilykuviot normalisoidaan yleensä koordinaattijärjestelmän ulkoreunoihin. Tämä tarkoittaa, että mitattu maksimiarvo on kohdistettu 0°:n kanssa ja piirretään kaavion yläreunaan. Säteilykuvion lisämittaukset esitetään yleensä dB:inä (desibeleinä) suhteessa tähän maksimiarvoon.

säteily

Kuvan mittakaava voi vaihdella. Yleisesti käytettyjä piirtoasteikkoja on kolmenlaisia; lineaarinen, lineaarinen logaritminen ja modifioitu logaritminen. Lineaarinen asteikko korostaa pääsäteilysädettä ja yleensä tukahduttaa kaikki sivukeilat, koska ne ovat yleensä alle prosentin pääkeilassa. Lineaarinen logaritmiasteikko edustaa kuitenkin sivukeiloja hyvin ja on parempi, kun kaikkien sivukeilien tasot ovat tärkeitä. Se antaa kuitenkin vaikutelman huonosta antennista, koska pääkeila on suhteellisen pieni. Modifioitu logaritminen asteikko (Kuva 4) korostaa kaukokeilan muotoa puristettaessa erittäin matalan tason (<30 dB) sivukeiloja kohti moodin keskustaa. Siksi pääkeila on kaksi kertaa suurempi kuin vahvin sivukeila, mikä on edullista visuaalisen esityksen kannalta. Tätä esitystapaa käytetään kuitenkin harvoin tekniikassa, koska siitä on vaikea lukea tarkkaa tietoa.

säteily

säteily



vaakasuuntainen säteilykuvio

Vaakasuuntainen antennikaavio on tasokuva antennin sähkömagneettisesta kentästä, joka ilmaistaan ​​kaksiulotteisena tasona, jonka keskipiste on antenni.

Tämän esityksen tarkoitus on yksinkertaisesti saada antennin suuntaavuus. Tyypillisesti arvo -3 dB annetaan myös katkoviivana asteikolla. Pääkeilan ja tämän ympyrän leikkauspiste saa aikaan antennin ns. puolitehon keilanleveyden. Muita helposti luettavia parametreja ovat etenemis-/perääntymissuhde, eli pääkeilan ja takakeilan välinen suhde sekä sivukeilan koko ja suunta.

säteily

säteily

Tutka-antenneille pääkeilan ja sivukeilan välinen suhde on tärkeä. Tämä parametri vaikuttaa suoraan tutkan häiriönestoasteen arviointiin.

säteily

pystysuora säteilykuvio

Pystykuvion muoto on kolmiulotteisen hahmon pystysuora poikkileikkaus. Esitetyssä napakaaviossa (ympyrän neljännes) antennin sijainti on origo, X-akseli on tutkan kantama ja Y-akseli on kohteen korkeus. Yksi antennimittaustekniikoista on auringon stroboskooppinen tallennus Intersoft Electronicsin mittaustyökalulla RASS-S. RASS-S (Radar Analysis Support System for Sites) on tutkavalmistajasta riippumaton järjestelmä tutkan eri elementtien arvioimiseksi yhdistämällä jo saatavilla oleviin signaaleihin käyttöolosuhteissa.

säteily

Kuva 3: Pystysuuntainen antennikuvio koekanttineliön ominaisuudella

Kuvassa 3 mittayksiköt ovat merimailia kantamalle ja jalkaa korkeudelle. Historiallisista syistä näitä kahta mittayksikköä käytetään edelleen lentoliikenteen hallinnassa. Näillä yksiköillä on toissijainen merkitys yksinkertaisesti siksi, että piirretyt säteilymäärät määritellään suhteellisiksi tasoiksi. Tämä tarkoittaa, että poraustähtäin on saavuttanut tutkayhtälön avulla lasketun (teoreettisen) maksimietäisyyden arvon.

säteily

Kaavion muoto antaa vain tarvittavat tiedot! Absoluuttisen arvon saamiseksi tarvitset toisen käyrän, joka on mitattu samoissa olosuhteissa. Voit verrata kahta kuvaajaa ja havaita antennin suorituskyvyn liiallisen lisääntymisen tai heikkenemisen.

säteily

Radiaalit ovat korkeuskulmien merkkejä, tässä puolen asteen askelin. X- ja y-akselien epätasainen skaalaus (useita jalkaa verrattuna useisiin merimaileihin) johtaa epälineaariseen korkeusmerkkien väliseen etäisyyteen. Korkeus näytetään lineaarisena ruudukkokuviona. Toinen (katkoviiva) ruudukko on suunnattu Maan kaarevuuden mukaan.

säteily

Antennikaavioiden kolmiulotteiset esitykset ovat enimmäkseen tietokoneella luotuja kuvia. Suurimman osan ajasta ne syntyvät simulaatioohjelmilla ja niiden arvot ovat yllättävän lähellä todellisia mitattuja käyriä. Todellisen mittauskartan luominen merkitsee valtavaa mittaustyötä, koska kuvan jokainen pikseli edustaa omaa mittausarvoaan.

säteily

Kolmiulotteinen esitys antennikuviosta suorakulmaisina koordinaatteina moottoriajoneuvon tutka-antennista.
(Teho on annettu absoluuttisina tasoina! Siksi useimmat antennimittausohjelmat valitsevat kompromissin tälle esitykselle. Varsinaisina mittauksina voidaan käyttää vain kaavion pysty- ja vaakasuuntaisia ​​osia antennin läpi.

säteily

Kaikki muut pikselit lasketaan kertomalla pystysuoran käyrän koko mittauskäyrä yhdellä vaakakuvaajan mittauksella. Tarvittava laskentateho on valtava. Lukuun ottamatta miellyttäviä esityksiä, sen hyöty on kyseenalainen, koska tästä esityksestä ei voida saada uutta tietoa kahteen erilliseen kuvaajaan (vaaka- ja pystysuuntaiset antennikuvaajat) verrattuna. Päinvastoin: varsinkin reuna-alueilla tällä kompromissilla luotujen kaavioiden pitäisi poiketa merkittävästi todellisuudesta.

säteily

Lisäksi 3D-kuvaajat voidaan esittää suorakulmaisina ja napakoordinaateina.

säteily

Tutka-antennin keilanleveydellä tarkoitetaan yleensä puolen tehon keilanleveyttä. Säteilyintensiteettihuippu löytyy mittaussarjasta (pääasiassa kaiuttomassa kammiossa) ja sitten piikin molemmilla puolilla sijaitsevista pisteistä, jotka edustavat puoleen tehoon nostettua huippuintensiteettiä. Puolitehopisteiden välinen kulmaetäisyys määritellään säteen leveydeksi. [1] Puolet tehosta desibeleinä on −3 dB, joten puolet tehokeila

Related Posts