Teoría de la antena: ancho del haz

En este capítulo, analizaremos otro factor importante en el patrón de radiación de una antena, conocido como beam width. En el patrón de radiación de una antena, el lóbulo principal es el haz principal de la antena donde fluye la energía máxima y constante irradiada por la antena.

Beam widthes el ángulo de apertura desde donde se irradia la mayor parte de la potencia. Las dos consideraciones principales de este ancho de haz son el ancho de haz de media potencia(HPBW) y primer ancho de haz nulo (FNBW).

Ancho de haz de media potencia

Según la definición estándar, “La separación angular, en la que la magnitud del patrón de radiación disminuye en un 50% (o -3dB) desde el pico del haz principal, es el Half Power Beam Width. "

En otras palabras, el ancho del haz es el área donde se irradia la mayor parte de la potencia, que es la potencia máxima. Half power beam width es el ángulo en el que la potencia relativa es superior al 50% de la potencia máxima, en el campo radiante efectivo de la antena.

Indicación de HPBW

Cuando se traza una línea entre el origen del patrón de radiación y los puntos de media potencia en el lóbulo mayor, en ambos lados, el ángulo entre esos dos vectores se denomina como HPBW, ancho de haz de media potencia. Esto se puede entender bien con la ayuda del siguiente diagrama.

La figura muestra puntos de media potencia en el lóbulo mayor y HPBW.

Expresión matemática

La expresión matemática para el ancho del haz de media potencia es:

$$ Half \: power \: Beam \: with = 70 \ lambda _ {/ D} $$

Dónde

  • $ \ lambda $ es la longitud de onda (λ = 0.3 / frecuencia).

  • D es el diámetro.

Unidades

La unidad de HPBW es radians o degrees.

Ancho del primer haz nulo

De acuerdo con la definición estándar, “El tramo angular entre los primeros nulos del patrón adyacentes al lóbulo principal, se llama como First Null Beam Width. "

Simplemente, FNBW es la separación angular, citada lejos del haz principal, que se dibuja entre los puntos nulos del patrón de radiación, en su lóbulo principal.

Indicación de FNBW

Dibuje tangentes en ambos lados a partir del origen del patrón de radiación, tangencial al haz principal. El ángulo entre esas dos tangentes se conoce como primer ancho de haz nulo(FNBW).

Esto se puede entender mejor con la ayuda del siguiente diagrama.

La imagen de arriba muestra el ancho del haz de media potencia y el primer ancho del haz nulo, marcado en un patrón de radiación junto con los lóbulos menores y mayores.

Expresión matemática

La expresión matemática del primer ancho de haz nulo es

$$ FNBW = 2 HPBW $$ $$ FNBW \: 2 \ left (70 \ lambda / D \ right) \: = 140 \ lambda / D $$

Dónde

  • $ \ lambda $ es la longitud de onda (λ = 0.3 / frecuencia).
  • D es diámetro.

Unidades

La unidad de FNBW es radians o degrees.

Longitud efectiva y área efectiva

Entre los parámetros de la antena, también son importantes la longitud efectiva y el área efectiva. Estos parámetros nos ayudan a conocer el rendimiento de la antena.

Longitud efectiva

Antena La longitud efectiva se usa para determinar la eficiencia de polarización de la antena.

Definition- "El Effective length es la relación entre la magnitud del voltaje en los terminales abiertos de la antena receptora y la magnitud de la intensidad de campo del frente de onda incidente, en la misma dirección de polarización de la antena ”.

Cuando una onda incidente llega a los terminales de entrada de la antena, esta onda tiene cierta intensidad de campo, cuya magnitud depende de la polarización de la antena. Esta polarización debe coincidir con la magnitud del voltaje en los terminales del receptor.

Expresión matemática

La expresión matemática de la longitud efectiva es:

$$ l_ {e} = \ frac {V_ {oc}} {E_ {i}} $$

Dónde

  • $ l_ {e} $ es la longitud efectiva.

  • $ V_ {oc} $ es voltaje de circuito abierto.

  • $ E_ {i} $ es la intensidad de campo de la onda incidente.

Area efectiva

Definition - "Effective area es el área de la antena receptora, que absorbe la mayor parte de la energía del frente de onda entrante, hasta el área total de la antena, que está expuesta al frente de onda ".

Toda el área de una antena mientras recibe se enfrenta a las ondas electromagnéticas entrantes, mientras que solo una parte de la antena recibe la señal, conocida como effective area.

Solo se utiliza una parte del frente de onda recibido porque una parte de la onda se dispersa mientras que otra parte se disipa en forma de calor. Por lo tanto, sin considerar las pérdidas, el área, que utiliza la potencia máxima obtenida en el área real, se puede denominar comoeffective area.

El área efectiva está representada por $ A_ {eff} $.