Излучение — это термин, описывающий интенсивность электромагнитных волн, передаваемых или принимаемых антенной. На любом изображении антенны диаграмма, отображающая характеристики излучения антенны, называется диаграммой направленности. Наблюдая за диаграммой направленности, можно интуитивно понять функциональность и направленность антенны. Мощность, излучаемая антенной, влияет как на ближнюю, так и на дальнюю зоны.
Графически излучение можно выразить как функцию углового положения антенны и радиального расстояния. Эта математическая функция описывает характеристики излучения антенны, обычно представляемые электрическим полем E(θ,ϕ) и магнитным полем H(θ,ϕ) в сферических координатах.
Диаграмма направленности излучения
Энергия, излучаемая антенной, характеризуется диаграммой направленности. Диаграмма направленности — это графическое представление распределения излучаемой энергии в пространстве в зависимости от направления. Давайте теперь рассмотрим типичные диаграммы распределения энергии.
На рисунке выше показана диаграмма направленности дипольной антенны. Излучаемая энергия представлена диаграммой, построенной вдоль определенных направлений, при этом стрелки указывают направление излучения. Диаграммы направленности можно классифицировать как диаграммы поля или диаграммы мощности.
•Картина распределения поля является функцией электрического и магнитного полей и обычно изображается в логарифмическом масштабе.
•Распределение мощности является функцией квадрата величин электрического и магнитного полей и обычно отображается в логарифмическом масштабе, то есть в дБ.
3D диаграмма направленности излучения
Трехмерная диаграмма направленности излучения — это трехмерный график, построенный в сферических координатах (r, θ, ϕ), с началом координат в центре системы координат. Она выглядит так, как показано на рисунке ниже —
На рисунке показана трехмерная диаграмма направленности всенаправленной антенны, наглядно иллюстрирующая три координатные оси (x, y, z).
Двумерная диаграмма направленности излучения
Двумерную диаграмму направленности излучения можно получить, разделив трехмерную диаграмму на горизонтальную и вертикальную плоскости. Полученные две диаграммы называются, соответственно, диаграммой в горизонтальной плоскости и диаграммой в вертикальной плоскости.
Как упоминалось выше, на рисунке показана диаграмма направленности всенаправленной антенны в H-плоскости и V-плоскости. H-плоскость представляет горизонтальную диаграмму направленности, а V-плоскость — вертикальную.
Формирование лопастей
На диаграммах направленности часто встречаются различные формы, указывающие на основные и второстепенные области излучения. Эти области помогают оценить эффективность излучения антенны. Для лучшего понимания обратитесь к рисунку ниже, который иллюстрирует диаграмму направленности дипольной антенны.
В диаграмме направленности излучения обычно выделяют главный лепесток, боковые лепестки и задний лепесток.
• Основная часть излучаемого поля, покрывающая большую площадь, называется главным лепестком или основным лучом. Именно здесь концентрируется максимальная излучаемая энергия, и её направление определяет направленность антенны.
• Другие участки диаграммы направленности излучения, распределенные в боковом направлении, называются боковыми лепестками или малыми лепестками. Это области, где происходит потеря мощности.
•Кроме того, существует доля, ориентированная точно напротив основной доли, известная как задняя доля, которая также является разновидностью боковой доли. Здесь также теряется значительное количество энергии.
Пример
Если антенна, используемая в радиолокационной системе, генерирует боковые лепестки, отслеживание цели становится крайне затруднительным. Это связано с тем, что эти боковые лепестки создают ложные цели. Отличить реальные цели от ложных очень сложно. Поэтому для повышения эффективности и экономии энергии эти боковые лепестки необходимо подавлять или устранять.
Меры по исправлению ситуации
Излучаемая энергия, теряемая таким образом, должна быть использована. Если эти малые лепестки диаграммы направленности можно устранить, а энергию перенаправить в одном направлении — а именно, к главному лепестку, — то направленность антенны увеличится, что повысит её эффективность.
Типы диаграмм направленности излучения
К распространенным типам диаграмм направленности излучения относятся:
• Всенаправленный узор (также называемый ненаправленным узором): Этот узор обычно выглядит как пончик в трехмерном изображении, а в двухмерном изображении образует узор в виде восьмерки.
• Диаграмма направленности луча: луч имеет четкую, направленную форму, напоминающую карандаш.
•Веерообразная форма луча: луч приобретает веерообразную форму.
• Формированная диаграмма направленности луча: Неравномерный луч без регулярной структуры называется сформированной диаграммой направленности луча.
В качестве точки отсчета для всех этих типов излучения используется изотропное излучение. Хотя изотропное излучение физически нереализуемо, оно остается важным ориентиром.
Чтобы узнать больше об антеннах, посетите:
Дата публикации: 10 апреля 2026 г.
