Coeficiente direccional

El coeficiente direccional (DAC) de una antena  es la relación entre el cuadrado de la intensidad de campo generada por la antena en una dirección determinada y el valor medio del cuadrado de la intensidad de campo en todas las direcciones [1] .

KND es una cantidad adimensional, se puede expresar en decibelios (dB, dBi, dBd). Para designar a KND se utiliza la letra latina D ( del inglés. Directivity ).

Habitualmente se opera con el valor del factor de directividad D 0 en la dirección de máxima radiación de la antena, y para describir la dependencia angular del factor de directividad se utiliza el patrón de radiación normalizado (DN) de la potencia de la antena. En este caso, la directividad se convierte en una medida de la capacidad de la antena para concentrar la energía de la radiación electromagnética en un haz estrecho. De acuerdo con la definición, el factor de directividad está únicamente relacionado con la forma del patrón de la antena (más estrictamente, con la característica de directividad de la antena).

Es necesario distinguir entre la ganancia y el factor de ganancia (GA) de la antena: la ganancia está completamente determinada por la forma del patrón de la antena y no tiene en cuenta la eficiencia de la antena y las pérdidas por reflexión, es decir, no tener en cuenta las pérdidas de energía en los elementos estructurales de la antena y los objetos ubicados en la zona cercana de la antena.

Valores KND

Dependiendo del diseño y la longitud de onda operativa, el factor de directividad de una antena real en la dirección del máximo de radiación excede la unidad y puede llegar a millones. El factor de directividad de un emisor isotrópico abstracto es igual a la unidad. Cuanto más estrecho es el lóbulo principal del DN y más bajo el nivel de los lóbulos laterales , mayor es el factor de directividad.

Ganancia direccional de una antena lineal (modelos en forma de fuentes isotrópicas con la misma amplitud ubicadas continuamente a lo largo de un segmento recto de longitud L >> λ ; λ  es la longitud de onda en el espacio libre) [2] :

• D 0 \u003d 2 L / λ  - en el modo de radiación transversal e inclinada (siempre que el haz esté a 2-3 anchos del eje de la antena al nivel de −3 dB; en este caso, la ganancia no depende en la dirección de escaneo);
• D 0 = 4 L / λ  - en el modo de radiación axial;
• D 0 ≈ 7.2 L / λ  - en el modo de radiación axial con desaceleración óptima.

Ganancia direccional de un conjunto de antenas lineales de radiadores isotrópicos con la misma amplitud (con Nd = L >> λ y la ausencia de lóbulos de difracción en el patrón de radiación en el campo de visión; N  es el número de elementos; d  es el período del conjunto ) [2] :

• D 0 ≈ 2 Nd / λ  - en el modo de radiación transversal e inclinada (siempre que el haz esté a 2-3 anchos del eje de la antena al nivel de −3 dB; en este caso, la ganancia no depende de la dirección de escaneo); en particular, en el límite para N grande y d = λ /2 D 0 = N ;
• D 0 ≈ 4 Nd / λ  - en el modo de radiación axial;
• D 0 ≈ 7.2 Nd / λ  - en el modo de radiación axial con desaceleración óptima.

SoC de apertura plana [2] :

• D 0 \u003d (4π SK I.P. / λ 2 )cos θ 0 (siempre que el haz esté a 2-3 anchos del plano de apertura a un nivel de −3 dB; S  es el área de apertura; K I.P.  es la superficie de apertura factor de utilización, θ 0  es la dirección de exploración del haz, el ángulo de elevación en el sistema de coordenadas esféricas, contado desde la normal hasta la apertura). La disminución de la directividad durante el escaneo (multiplicador cos θ 0 ) se debe a la expansión del haz;
• D 0 ≠ 0 en θ 0 → 90°.

Notas

1. ↑ GOST 24375-80. Comunicación por radio. Términos y definiciones
2. ↑ 1 2 3 Sazonov D. M. Antenas y dispositivos de microondas. proc. para la ingeniería de radio. especialista. universidades - M. : Escuela superior, 1988. - 432 p.