Şekil 1. Anten ışın verimliliğini tanımlamak için kullanılan ana ışın ve yan lob bölgeleri.
Anten Işın Verimliliği Nedir?
Anten ışın verimliliğiAna ışın verimliliği olarak da adlandırılan bu değer, bir antenin toplam yayılan gücünün tanımlanmış bir ana ışın bölgesine düşen kısmını ifade eder. Pratik bir tasarım sorusuna cevap verir: Mevcut radyasyonun ne kadarı, yan loblara ve arka loba dağılmak yerine, amaçlanan açısal sektöre yoğunlaşır?
Alıcı anten için karşılıklılık ilkesi, çevredeki alan ve polarizasyon koşulları tutarlı bir şekilde tanımlandığında, ana ışın yoluyla toplanan alınan gücün oranı olarak aynı fikrin görülmesine olanak tanır. Bu nedenle ışın verimliliği, istenmeyen yönlerden gelen veya giden enerjinin doğruluğu azaltabileceği veya paraziti artırabileceği radar, radyometri, uydu bağlantıları, noktadan noktaya mikrodalga sistemleri ve anten ölçümü gibi alanlarda özellikle kullanışlıdır.
Şekil 1'de ana lob z ekseni üzerinde merkezlenmiştir. Eğer koni açısı θ1İlk sıfır noktasını veya açıkça belirtilen başka bir ana ışın sınırını işaretler; ışın verimliliği, bu koninin içindeki güç modelinin entegre edilmesi ve bunun tüm radyasyon modeli üzerinden entegre edilen güce bölünmesiyle hesaplanır.
Anten Işın Verimliliği Formülü
Normalleştirilmiş güç modeli P'yi kullanarakn(θ,φ) için genel ışın verimliliği ifadesi aşağıda gösterilmiştir:
Pay, seçilen ana ışın katı açısı Ω içinde bulunan gücü temsil eder.MBPayda, 4π steradyan üzerinden entegre edilmiş toplam yayılan gücü temsil eder. Elde edilen değer, ηBBoyutsuz bir değerdir ve genellikle yüzde olarak ifade edilir.
- Pn(θ,φ)Bu, normalleştirilmiş güç modelidir. Ölçülen elektrik alan verileri kullanılırsa, karşılık gelen güç terimi |E| ile orantılıdır.2.
- ΩMBBelirtilen ana ışın bölgesi, genellikle ilk sıfır noktalarıyla veya tanımlanmış bir koni açısıyla sınırlanır.
- θ ve φYükseklik ve azimut koordinatları, tam radyasyon desenini tanımlamak için kullanılır.
Ana kiriş sınırı her zaman sonuçla birlikte belirtilmelidir. İki laboratuvar, aynı desenden farklı sayısal değerler elde edebilir; bunlardan biri ilk sıfıra kadar entegrasyon yaparken diğeri sabit bir açısal koni kullanır. Yaklaşık olarak dönme simetrisine sahip dar bir kiriş için entegrasyon, aşağıdaki ifadede gösterildiği gibi basitleştirilebilir.
Anten Işın Verimliliği Nasıl Ölçülür?
Işın verimliliği, tek bir eksenel okumadan ziyade radyasyon deseni verilerinden elde edilir. Kalibre edilmiş bir uzak alan aralığı, kompakt anten test aralığı veya doğrulanmış bir uzak alan dönüşümüne sahip yakın alan sistemi kullanılabilir. Faz dizileri için, tarama ve genlik veya faz hataları gücü yan loblara yeniden dağıtabileceğinden, ölçüm her gerekli ışın durumu, frekans ve polarizasyon için tekrarlanmalıdır.
- Radyasyon desenini ölçünAna ışın, yan loblar ve arka lobu kapsayacak kadar geniş bir açısal kapsama alanı.
- Ölçülen alanı bir güç modeline dönüştürün.ve aynı normalizasyonu her açısal örneğe uygulayın.
- Ana kiriş sınırını tanımlayın.Örneğin, ilk sıfır konturu veya belirtilen bir koni açısı gibi.
- Gücü o sınırın içine entegre edin.ve bunu, tüm desen üzerinde entegre edilmiş güce bölün.
- Test koşullarını raporlayın.Frekans, polarizasyon, ışın durumu, açısal çözünürlük ve sınır tanımı dahil olmak üzere.
İki boyutlu E düzlemi ve H düzlemi kesitleri, ışın genişliği ve yan lob davranışını gösterebilir, ancak dönme simetrisi gerekçelendirilmedikçe normalde tam bir üç boyutlu ışın verimliliği değeri sağlamaz. Tam küre veya yeterince eksiksiz desen verileri daha savunulabilir bir sonuç verir. RF MISO hakkında daha fazla bilgi edinin.anten test yetenekleri.
Işın Verimliliği ve Diğer Anten Verimliliği Terimleri
Işın Verimliliği ve Radyasyon Verimliliği Karşılaştırması
Radyasyon verimliliğiYayılan gücü, anten tarafından alınan güçle karşılaştırır ve bu nedenle iletken ve dielektrik kayıplarını yansıtır.Işın verimliliğiYayılan gücün nereye gittiğini açıklar. Bir anten düşük iç kayba sahip olabilir, ancak yan loblarda veya arka lobda önemli miktarda güç ortaya çıkarsa, yine de orta düzeyde ışın verimliliğine sahip olabilir.
Işın Verimliliği ile Yönlülük ve Kazanç Arasındaki İlişki
Yönlülükİzotropik bir radyasyon kaynağına göre radyasyon deseninin en yüksek konsantrasyonunu tanımlar. Kazanç, yönlülüğü radyasyon verimliliğiyle birleştirirken, gerçekleşen kazanç empedans uyumsuzluğunu da hesaba katar. Işın verimliliği farklıdır çünkü yalnızca tepe yönünü değerlendirmek yerine, açısal bir bölge boyunca gücü entegre eder.
Işın Verimliliği ve Işın Genişliği
Yarı güç ışın genişliği, ana lobun -3 dB noktaları arasındaki açısal genişliktir. Dar bir ışın genellikle yüksek yönlülükle birlikte görülür, ancak tek başına yüksek ışın verimliliğini kanıtlamaz. Bir desen dar bir tepe noktasına sahip olabilir ve yine de yan loblara önemli miktarda enerji gönderebilir. Bu nedenle, ışın genişliği ve yan lob seviyesi, entegre ışın verimliliği değeriyle birlikte incelenmelidir.
Anten ışın verimliliğini ne kontrol eder?
1. Yan Lob ve Arka Lob Seviyeleri
Seçilen ana ışın bölgesinin dışındaki güç, ışın verimliliğini doğrudan azaltır. Yüksek yan loblar, açıklık süreksizliklerinden, dizi aralığından, genlik hatalarından veya gerekli desen için optimize edilmemiş bir aydınlatma profilinden kaynaklanabilir. Geriye doğru radyasyon ve yakındaki yapılardan kaynaklanan saçılma da benzer bir etkiye sahip olabilir.
2. Diyafram Aydınlatması ve Genlik Azaltma
Açıklık antenleri ve dizileri, ışınım açıklığı boyunca bir genlik dağılımı kullanır. Neredeyse homojen bir dağılım, dar bir ana ışın ve yüksek yönlülük üretebilir, ancak aynı zamanda nispeten yüksek yan loblar da üretebilir. Genlik konikliği uygulamak, yan lobları bastırabilir ve toplam desen gücünün daha fazlasını istenen bölgeye yerleştirebilir; ancak aşırı koniklik ana ışını genişletebilir ve tepe kazancını veya açıklık verimliliğini azaltabilir. Bu nedenle en iyi ayar, uygulamaya özgü bir denge meselesidir.
3. Yem Taşması ve Yapısal Tıkanma
Yansıtıcı antenlerde, yansıtıcıyı ıskalayan enerji taşma olarak adlandırılır ve istenen ana ışın demetine katkıda bulunmaz. Besleme destekleri, bir alt yansıtıcı veya yakındaki donanımlar da açıklık alanının bir kısmını engelleyebilir veya dağıtabilir. Doğru besleme seçimi, odak konumlandırması ve mekanik hizalama, bu kayıpları ve istenmeyen lobları kontrol etmeye yardımcı olur.
4. Faz, Genlik ve Yüzey Hataları
Dizi elemanları arasındaki faz dengesizliği, eşit olmayan besleme kayıpları, üretim toleransları, reflektör yüzey hatası ve radom bozulması, enerjiyi amaçlanan ışından uzaklaştırabilir. Bu etkiler genellikle frekans arttıkça daha önemli hale gelir, çünkü sabit bir boyutsal hata, dalga boyunun daha büyük bir bölümünü temsil eder.
5. Polarizasyon Saflığı
Bazı ışın verimliliği tanımları yalnızca istenen polarizasyondaki gücü içerir. Ana ışının içinde veya dışında çapraz polarize radyasyon, bildirilen değeri düşürebilir. Polarizasyon, simülasyon, ölçüm ve sistem gereksinimlerinde tutarlı bir şekilde belirtilmelidir.
Işın verimliliği, ışın genişliği ve bant genişliği farklıdır.
Işın verimliliğiBu, entegre bir açısal güç oranıdır.Işın genişliğiBelirtilen bir seviyede, genellikle yarı güç veya -3 dB noktalarında, ana lobun açısal genişliğini tanımlar.Anten bant genişliğiSeçilen gereksinimlerin karşılandığı frekans aralığını tanımlar. Bu parametreler birbirini etkiler, ancak birbirinin yerine kullanılamazlar.
Bir tasarım, geniş bir frekans aralığında kabul edilebilir VSWR değerini koruyabilirken, bant kenarlarına yakın bölgelerde ışın yönü, yan lob seviyesi veya ışın verimliliği önemli ölçüde değişebilir. Bu nedenle, desen performansı yalnızca empedans bant genişliğinden çıkarılmak yerine, çeşitli frekanslarda doğrulanmalıdır. Frekans aralığı tanımlarının ayrıntılı açıklaması için bkz.Anten Bant Genişliği.
Işın verimliliği nasıl artırılabilir?
- Yan lob bastırma, ana ışın genişliği ve kazanç arasında denge sağlayan bir diyafram eğimi seçin.
- Reflektör besleme konumunu, kenar aydınlatmasını ve ışık yayılımını optimize edin.
- Izgara loblarının oluşmasını önlemek için dizilerde uygun eleman aralığı ve doğru genlik veya faz kontrolü kullanın.
- Kabloların dağılmasını, tıkanmasını ve montaj yapısı veya radom ile istenmeyen etkileşimi azaltın.
- En yüksek çalışma frekansında işleme toleranslarını, yüzey doğruluğunu ve hizalamayı kontrol edin.
- Çalışma bandının tamamında ve gerekli her ışın durumunda eş kutuplu ve çapraz kutuplu desenleri doğrulayın.
Uzun Far Verimliliği En Çok Hangi Alanlarda Önem Kazanır?
Yüksek ışın verimliliği, özellikle güç veya alınan enerjinin iyi tanımlanmış bir yöne hapsedilmesi gerektiğinde son derece değerlidir. Tipik örnekler arasında hedef izleme ve görüntüleme radarı, uydu iletişim bağlantıları, radyo astronomi ve radyometri, noktadan noktaya mikrodalga bağlantıları, reflektör besleme sistemleri, kalibrasyon antenleri ve elektronik olarak yönlendirilen diziler yer almaktadır.
Her anten için geçerli olan evrensel bir ışın verimliliği yüzdesi yoktur. Faydalı bir gereksinim, çalışma frekansını, polarizasyonu, ışın durumunu ve açısal sınırı, kabul edilebilir yan lob ve arka lob davranışıyla birlikte belirtmelidir. Bu, tedarikçi verilerinin, simülasyon ve ölçülen sonuçların doğrudan karşılaştırılabilir olmasını sağlar.
Alıcılar Anten Teknik Özellikler Sayfasında Neleri Kontrol Etmelidir?
Anten ışın kontrolü önemli olduğunda, bir anteni yalnızca tepe kazancına göre değerlendirmeyin. Üreticiden, tam model ve frekans aralığı için hangi desen verilerinin ve test koşullarının mevcut olduğunu sorun.
- Çalışma frekans aralığı ve desen ölçümleri için kullanılan frekanslar
- Frekansa bağlı olarak kazanç, yarı güç ışın genişliği ve birinci yan lob seviyesi
- İstenilen düzlemlerde veya küresel bir tarama üzerinde eş kutuplu ve çapraz kutuplu radyasyon desenleri
- Işın verimliliğini hesaplamak için kullanılan açısal sınır ve polarizasyon değeri, bu değer belirtildiğinde kullanılır.
- VSWR, konektör veya dalga kılavuzu arayüzü, güç işleme ve çevresel gereksinimler
- Mekanik toleranslar, montaj düzeni ve herhangi bir radom veya reflektör besleme konfigürasyonu
RF MISO Mikrodalga Anten Çözümleri
RF MISO, ölçüm, radar, iletişim ve sistem entegrasyonu için mikrodalga ve milimetre dalga antenleri tedarik etmektedir. İlgili ürün aileleri şunlardır:standart kazançlı korna antenleri, reflektör antenlerVedizi antenlerModele özgü özellikler ve mevcut test verileri, gerekli frekans, polarizasyon, kazanç ve desen performansı ile karşılaştırılmalıdır.
Anten seçimi veya özel bir gereksinim için,RF MISO ile iletişime geçin at info@rf-miso.com.
Yayın tarihi: 12 Temmuz 2024
