В диаграмме направленности антенны главный лепесток представляет собой основной луч антенны, через который излучается максимальная и наиболее концентрированная энергия.
Ширина луча — это угловая ширина апертуры, через которую излучается большая часть мощности. Двумя основными параметрами, используемыми для характеристики ширины луча, являются ширина луча на половине мощности (HPBW) и ширина луча в первой точке нулевой мощности (FNBW).
Ширина луча на половине мощности (HPBW)
Согласно стандартному определению, угловое расстояние, на котором амплитуда диаграммы направленности падает на 50% (т.е., -3 дБ) от пика главного лепестка, называется шириной луча на половине мощности.
Другими словами, ширина луча — это область, в которой антенна излучает большую часть своей мощности, что соответствует области вблизи пиковой мощности. Ширина луча на половине мощности — это угловой диапазон, в пределах которого относительная мощность в эффективном поле излучения антенны превышает 50% от пиковой мощности.
Геометрическая интерпретация HPBW
На диаграмме направленности проведите линию от начала координат к каждой стороне главного лепестка в точках половинной мощности. Угол между этими двумя векторами — это ширина луча на половинной мощности (HPBW). Следующий рисунок поможет проиллюстрировать эту концепцию.
На рисунке показан главный лепесток диаграммы направленности антенны и точки половинной мощности на главном лепестке.
Математическое выражение
Приблизительная формула для ширины луча на половинной мощности выглядит следующим образом:
где:
•λ — рабочая длина волны,
•D — это размер апертуры антенны (обычно диаметр или длина стороны).
Единицей измерения ширины луча на половине мощности (HPBW) является радиан или градус.
Ширина первого нулевого луча (FNBW)
Согласно стандартному определению, угловое расстояние между первыми нулями, прилегающими к главному лепестку, называется шириной первого луча в нулевом лепестке.
Проще говоря, FNBW — это угловой диапазон между первыми провалами диаграммы направленности по обе стороны от основного луча.
Геометрическая интерпретация FNBW
От начала диаграммы направленности проведите касательные к главному лучу с каждой стороны. Угол между этими двумя касательными линиями — это первая ширина нулевого луча (FNBW). Следующий рисунок поможет более наглядно проиллюстрировать эту концепцию.
На рисунке выше показана ширина луча на половине мощности (HPBW) и ширина первого нулевого луча (FNBW) на диаграмме направленности, с указанием главного лепестка и боковых лепестков.
Математическое выражение
Соотношение между шириной первого нулевого луча (FNBW) и шириной луча на половине мощности (HPBW) можно аппроксимировать следующим образом:
Подставив HPBW ≈ 70λ/D, получаем:
где λ — длина волны, а D — размер апертуры антенны.
Единица
Единицей измерения ширины первого нулевого луча (FNBW) является радиан (рад) или градус (°).
Эффективная длина и эффективная площадь
Среди параметров антенны эффективная длина и эффективная площадь также являются важными показателями, помогающими оценить ее характеристики.
Эффективная длина
Эффективная длина антенны используется для характеристики ее поляризационной эффективности.
ОпределениеЭффективная длина — это отношение амплитуды напряжения холостого хода на клеммах приемной антенны к амплитуде напряженности падающего электрического поля в том же направлении поляризации, что и антенна. Когда падающая волна достигает входа антенны, она обладает определенной напряженностью электрического поля, амплитуда которого зависит от поляризации антенны. Эта поляризация должна соответствовать амплитуде напряжения на клеммах приемника для оптимального приема сигнала.
Математическое выражение
Математическое выражение для эффективной длины выглядит следующим образом:
где:
•le — эффективная длина антенны.
•Voc — амплитуда напряжения холостого хода на клеммах приемной антенны.
•Ei — амплитуда напряженности падающего электрического поля в том же направлении поляризации, что и антенна.
Эффективная площадь
Определение: Эффективная площадь — это часть площади приемной антенны, которая поглощает энергию падающего волнового фронта и преобразует ее в электрический сигнал; как правило, она меньше физической площади апертуры антенны.
Во время приема вся физическая площадь антенны подвергается воздействию падающего электромагнитного волнового фронта, но только часть ее эффективно улавливает сигнал. Эта часть называется эффективной площадью.
Причина, по которой используется лишь часть энергии волнового фронта, заключается в том, что часть падающей волны рассеивается антенной, а другая часть может рассеиваться в виде тепла. Поэтому в идеальных условиях без потерь площадь, которая при умножении на плотность падающей мощности дает максимальную достижимую мощность от антенны, называется эффективной площадью.
Эффективная площадь обычно обозначается какАэфф.
Чтобы узнать больше об антеннах, посетите:
Дата публикации: 30 апреля 2026 г.
