Patrón de radiación

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Patrón de radiación (antenas) - una representación gráfica de la dependencia de la ganancia de la antena o la directividad de la antena en la dirección de la antena en un plano determinado [1] . Asimismo, el término "patrón de radiación" es aplicable a otros dispositivos que emiten una señal de diversa naturaleza, como los sistemas acústicos . El patrón de la antena también determina la posición y el tamaño del punto ciego de la antena .

Fundamentos

El patrón de directividad (DN) de una antena en el campo a menudo se denomina dependencia del módulo de la amplitud compleja del componente eléctrico del vector de fuerza del campo electromagnético creado por la antena en la zona lejana , en las coordenadas angulares y la observación. punto en el plano horizontal y vertical, es decir, dependencia . ${\desnudo}}$ $\ theta$ $\fi$ $E(\theta,\phi)$

El DN se indica con el símbolo . El DN está normalizado: todos los valores se dividen por el valor máximo y el DN normalizado se indica con el símbolo . Obviamente _ $f(\theta,\phi)$ $E(\theta,\phi)$ $E_m$ $F(\theta ,\phi )$ $0\leq F(\theta ,\phi )\leq 1$

También es posible definir DN como una cantidad compleja. En este caso, de forma similar al anterior, el DN es:

{\stackrel {\circ }{F}}\left(\theta ,\phi \right)={\frac {({\stackrel {\circ }{E))}_{m}\left(\theta , \phi \right)}{\max _{{{\theta ,\phi }}\left[\left|({\stackrel {\circ }{E))}_{m}(\theta ,\phi )\ derecha|\derecha]}}

donde es la amplitud compleja del vector en el punto de la zona lejana . ${{\stackrel {\circ }{E}}}_{m}$

El RP se caracteriza por el ancho de su haz principal a un nivel de 0.5 de su valor máximo en términos de potencia y la ganancia , los cuales están relacionados por las relaciones: $\Theta _{A}$ $GRAMO$

G={\frac{4\pi S_{A}}{\lambda^{2}}}

. . .

S_{A}={\frac {\pi d_{{A}}^{{2}}}{4}}

\Theta _{A}={\frac {\lambda }{d_{{A))))

donde , son el área efectiva y la longitud de la apertura de la antena . $S_{A}$ $d_{A}$

Los RP generalmente se describen no solo en un plano, sino también en una representación tridimensional. Para simplificar su consideración, se toman dos proyecciones de RP:

horizontal (acimut)
vertical (en elevación)

Al considerar las proyecciones juntas, se vuelve más clara una imagen más completa del propio RP y, como lo confirma la práctica, estos datos se pueden utilizar para juzgar la eficacia de la antena en relación con la resolución de un problema específico.

Hay amplitud , fase Δω(θ, φ) y polarización ↑↓(θ, φ) RP. $A(\theta ,\phi )$ ${\bar {P}}$

De acuerdo con la forma del patrón de radiación, las antenas generalmente se dividen en direccionales estrechas y direccionales amplias . Las antenas de dirección estrecha tienen un máximo pronunciado, que se denomina lóbulo principal, y máximos laterales (que generalmente tienen un efecto negativo), cuya amplitud se busca reducir. Las antenas de dirección estrecha se utilizan para concentrar la potencia de la emisión de radio en una dirección para aumentar el alcance de los equipos de radio, así como para mejorar la precisión de las mediciones angulares en el radar . Las antenas ampliamente direccionales tienen un patrón de radiación en al menos un plano, que tienden a acercar al circular. Encuentran aplicación, por ejemplo, en la televisión y la radiodifusión. A menudo, los lóbulos del patrón de radiación se denominan haces de antena .

El patrón de radiación de la antena está determinado por la distribución de amplitud y fase de los componentes del campo electromagnético en la apertura de la antena , algún plano de diseño condicional asociado con su diseño. El desarrollo de una antena con el patrón de radiación requerido se reduce así a la tarea de proporcionar la imagen deseada del campo electromagnético en el plano de apertura. Existen limitaciones fundamentales que relacionan inversamente el ancho del haz con el tamaño relativo de la antena, es decir, el tamaño dividido por la longitud de onda . Por lo tanto, los haces angostos requieren antenas más grandes o longitudes de onda más cortas. Por otro lado, el estrechamiento máximo del haz para un tamaño de antena determinado conduce a un aumento del nivel de los lóbulos laterales. Por lo tanto, en este punto es necesario hacer un compromiso aceptable.

DN generalmente se mide en los planos horizontal o vertical, para irradiadores, en los planos E o H.

El patrón de antena tiene la propiedad de reciprocidad, es decir, tiene características similares para transmitir y recibir en el mismo rango de longitud de onda.

Estudio experimental

El estudio del RP de antenas pequeñas se realiza en cámaras anecoicas . Para antenas grandes que no caben en la cámara, utilice sus modelos reducidos; la longitud de onda de la radiación también se reduce el número correspondiente de veces.

En el caso de construir un patrón de radiación para radiotelescopios , se selecciona una fuente puntual brillante en el cielo (a menudo el Sol ). A continuación, se realizan una serie de observaciones en diferentes ángulos, lo que permite construir la distribución de intensidades en función de la dirección, es decir, el patrón de radiación deseado.

Formación de haces

La formación de haces en antenas se puede realizar de forma analógica o digital.

El método digital se utiliza en conjuntos de antenas digitales . La formación de haces digital implica una síntesis digital del patrón de radiación en el modo de recepción, así como la formación de una distribución dada del campo electromagnético en la apertura del conjunto de antenas en el modo de transmisión [2] [3] [4] .

La formación de haz digital basada en la operación de transformada rápida de Fourier [5] [6] [7] es la más utilizada .

Véase también

Notas

↑ GOST 24375-80. Comunicación por radio. Términos y definiciones
↑ Slyusar, V. I. Circuitería de formación de diagramas digitales. Soluciones modulares. . Electrónica: ciencia, tecnología, negocios. - 2002. - N° 1. C. 46 - 52. (2002). Consultado el 3 de marzo de 2019. Archivado desde el original el 12 de mayo de 2021. (indefinido)
↑ Slyusar, V. I. Soluciones modulares en circuitería de diagramación digital. . Izvestiya vuzov. Ser. Radioelectrónica.- Tomo 46, No. 12. C. 48 - 62. (2003). Consultado el 3 de marzo de 2019. Archivado desde el original el 3 de marzo de 2019. (indefinido)
↑ Slyusar, V. I. Circuitos de conjuntos de antenas digitales. Límites de lo posible. . Electrónica: ciencia, tecnología, negocios. - 2004. - N° 8. C. 34 - 40. (2004). Consultado el 3 de marzo de 2019. Archivado desde el original el 17 de mayo de 2017. (indefinido)
↑ Slyusar VI. Precisión de las mediciones de coordenadas angulares por un conjunto de antenas digitales lineales con canales de recepción no idénticos.// Noticias de instituciones de educación superior. Radioelectrónica. - 1999. - Tomo 42, No. 1. - C. 18. - [1] .
↑ Slyusar VI, Dubik A.N. El método de transmisión de señales multipulso en el sistema MIMO. Radioelectrónica.- 2006.- Tomo 49, No. 3.- S. 75 - 80. [2] Copia de archivo fechada el 3 de marzo de 2019 en la Wayback Machine
↑ Slyusar VI, Dubik A.N., Voloshko S.V. MIMO-método de transmisión de información de telecódigo.// Noticias de instituciones de educación superior. Radioelectrónica - 2007. - Tomo 50, No. 3. - S. 61 - 70. [3] Copia de archivo fechada el 3 de marzo de 2019 en la Wayback Machine

Literatura

Lavrov, A.S. Dispositivos de alimentación de antena: libro de texto. manual para universidades / A. S. Lavrov, G. B. Reznikov. - M . : "Radio soviética", 1974. - 368 p.
Dudnik, PI Sistemas de radar multifuncionales: libro de texto. manual para universidades / P. I. Dudnik, A. R. Ilchuk [y otros]. — M .: Drofa, 2007. — 283 p. - ISBN 978-5-358-00196-1 .
Mahafza, BR Análisis y diseño de sistemas de radar con MATLAB / Bassem R. Mahafza. - CHAPMAN & HALL / CRC, 2000. - 532 p. — ISBN 1-58488-182-8 .

Enlaces

Patrones de radiación de varios tipos de antenas.
Patrón de radiación de doble trayectoria , obtenido con diferentes direcciones de sondeo y recepción

astronomía radial

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