В этой главе рассматриваются параметры излучения антенн, которые помогают нам понять технические характеристики направленности излучения.
Площадь пучка
Согласно стандартному определению: «Если интенсивность излучения P(θ,ϕ) остается на своем максимальном значении в пределах телесного угла ΩA и равна нулю в остальных местах, то площадь луча — это телесный угол, через который проходит вся мощность, излучаемая антенной».
Излучаемый антенной луч направлен в пределах определенного телесного угла, где интенсивность излучения максимальна. Этот телесный угол луча называется площадью луча и обозначается ΩA.
В пределах этого телесного угла ΩA интенсивность излучения P(θ,ϕ) должна быть постоянной и максимальной, а в остальных местах — равной нулю. Следовательно, полная излучаемая мощность определяется следующим образом:
Излучаемая мощность = P(θ,ϕ)⋅ΩA(ватты)
Угол луча обычно обозначает телесный угол между точками половинной мощности главного лепестка.
Математическое выражение
Математическое выражение для площади луча выглядит следующим образом:
где дифференциальный телесный угол равен:
dΩ=sinθdθdϕ
Здесь Pn(θ,ϕ) — нормированная интенсивность излучения.
• ΩA обозначает телесный угол пучка (площадь пучка).
• θ является функцией углового положения.
• ϕ является функцией радиального расстояния.
Единица
Единицей измерения площади луча являетсястерадиан (ср).
Эффективность пучка
Согласно стандартному определению: «Коэффициент эффективности пучка — это отношение площади основного пучка к общей площади излучаемого пучка».
Энергия, излучаемая антенной, зависит от её направленности. Направление, в котором антенна излучает наибольшую мощность, имеет наивысшую эффективность, в то время как часть энергии теряется в боковых лепестках. Отношение максимальной излучаемой энергии в главном луче к общей излучаемой энергии с минимальными потерями называется эффективностью луча.
Математическое выражение
Математическое выражение для эффективности пучка выглядит следующим образом:
где
•ηB — это эффективность пучка (безразмерная величина),
• ΩMB — это телесный угол (площадь луча) главного пучка.
• ΩA — это телесный угол всего излучаемого пучка.
Поляризация антенны
Антенны могут быть спроектированы с различной поляризацией в зависимости от требований применения, например, линейной или круговой. Тип поляризации определяет характеристики луча и состояние поляризации антенны во время приема или передачи.
Линейная поляризация
При передаче или приеме электромагнитной волны направление ее распространения может меняться. Линейно поляризованная антенна удерживает вектор электрического поля в фиксированной плоскости, тем самым концентрируя энергию в определенном направлении и подавляя другие направления. Следовательно, линейная поляризация помогает улучшить направленность антенны.
Круговая поляризация
В волне с круговой поляризацией вектор электрического поля вращается во времени, при этом его ортогональные компоненты имеют одинаковую амплитуду и сдвинуты по фазе на 90°, что приводит к отсутствию фиксированного направления. Круговая поляризация эффективно снижает эффекты многолучевого распространения и поэтому широко используется в спутниковой связи, например, в GPS.
Горизонтальная поляризация
Волны с горизонтальной поляризацией более подвержены отражению от поверхности Земли, что приводит к затуханию сигнала, особенно на частотах ниже 1 ГГц. Горизонтальная поляризация обычно используется для передачи телевизионных сигналов с целью достижения лучшего соотношения сигнал/шум.
Вертикальная поляризация
Вертикально поляризованные низкочастотные волны выгодны для распространения наземных волн. По сравнению с горизонтальной поляризацией, вертикально поляризованные волны в меньшей степени подвержены влиянию отражений от поверхности и поэтому широко используются в мобильной связи.
Каждый тип поляризации имеет свои преимущества и ограничения. Разработчики радиочастотных систем могут свободно выбирать подходящую поляризацию в соответствии с конкретными требованиями системы.
Чтобы узнать больше об антеннах, посетите:
Дата публикации: 24 апреля 2026 г.
