Teoría de la antena: patrón de radiación
Radiación es el término utilizado para representar la emisión o recepción del frente de onda en la antena, especificando su fuerza. En cualquier ilustración, el boceto dibujado para representar la radiación de una antena es suradiation pattern. Uno puede simplemente comprender la función y la directividad de una antena al observar su patrón de radiación.
La potencia cuando se irradia desde la antena tiene su efecto en las regiones de campo cercano y lejano.
Gráficamente, la radiación se puede representar en función de angular position y radial distance desde la antena.
Ésta es una función matemática de las propiedades de radiación de la antena representada como una función de las coordenadas esféricas, E (θ, Ø) y H (θ, Ø).
Patrón de radiación
La energía irradiada por una antena está representada por la Radiation patternde la antena. Los patrones de radiación son representaciones esquemáticas de la distribución de energía radiada en el espacio, en función de la dirección.
Observemos el patrón de radiación de energía.
La figura dada arriba muestra el patrón de radiación de una antena dipolo. La energía que se irradia está representada por los patrones dibujados en una dirección particular. Las flechas representan direcciones de radiación.
Los patrones de radiación pueden ser patrones de campo o patrones de potencia.
los field patternsse trazan en función de los campos eléctricos y magnéticos. Están graficados en escala logarítmica.
los power patternsse grafican en función del cuadrado de la magnitud de los campos eléctricos y magnéticos. Se trazan en logarítmico o comúnmente en escala de dB.
Patrón de radiación en 3D
El patrón de radiación es una figura tridimensional y se representa en coordenadas esféricas (r, θ, Φ) asumiendo su origen en el centro del sistema de coordenadas esféricas. Se parece a la siguiente figura:
La figura dada es un patrón de radiación tridimensional para un Omni directional pattern. Esto indica claramente las tres coordenadas (x, y, z).
Patrón de radiación en 2D
El patrón bidimensional se puede obtener a partir del patrón tridimensional dividiéndolo en planos horizontal y vertical. Estos patrones resultantes se conocen comoHorizontal pattern y Vertical pattern respectivamente.
Las figuras muestran el patrón de radiación omnidireccional en los planos H y V, como se explicó anteriormente. El plano H representa el patrón horizontal, mientras que el plano V representa el patrón vertical.
Formación de lóbulos
En la representación del patrón de radiación, a menudo nos encontramos con diferentes formas, que indican las áreas de radiación mayor y menor, por las cuales el radiation efficiency de la antena se conoce.
Para tener una mejor comprensión, considere la siguiente figura, que representa el patrón de radiación de una antena dipolo.
Aquí, el patrón de radiación tiene el lóbulo principal, los lóbulos laterales y el lóbulo posterior.
La mayor parte del campo radiado, que cubre un área más grande, es el main lobe o major lobe. Esta es la parte donde existe la máxima energía radiada. La dirección de este lóbulo indica la directividad de la antena.
Las otras partes del patrón donde la radiación se distribuye hacia los lados se conocen como side lobes o minor lobes. Estas son las áreas donde se desperdicia el poder.
Hay otro lóbulo, que es exactamente opuesto a la dirección del lóbulo principal. Es conocido comoback lobe, que también es un lóbulo menor. Incluso aquí se desperdicia una cantidad considerable de energía.
Ejemplo
Si las antenas utilizadas en los sistemas de radar producen lóbulos laterales, el rastreo del objetivo se vuelve muy difícil. Esto se debe a que estos lóbulos laterales indican objetivos falsos. Es complicado rastrear los reales e identificar los falsos. Por lo tanto,elimination de estos side lobes es imprescindible para mejorar el rendimiento y ahorrar energía.
Remedio
Es necesario utilizar la energía irradiada, que se está desperdiciando en tales formas. Si estos lóbulos menores se eliminan y esta energía se desvía en una dirección (es decir, hacia el lóbulo mayor), entonces eldirectivity de la antena aumenta, lo que conduce a un mejor rendimiento de la antena.
Tipos de patrones de radiación
Los tipos comunes de patrones de radiación son:
Patrón omnidireccional (también llamado patrón no direccional): el patrón generalmente tiene forma de rosquilla en vista tridimensional. Sin embargo, en una vista bidimensional, forma un patrón en forma de ocho.
Patrón de haz de lápiz: el haz tiene un patrón en forma de lápiz direccional nítido.
Patrón de haz de abanico: el haz tiene un patrón en forma de abanico.
Patrón de haz con forma: el haz, que no es uniforme y no tiene patrón, se conoce como haz con forma.
Un punto de referencia para todos estos tipos de radiación es la radiación isotrópica. Es importante considerar la radiación isotrópica aunque no sea práctica.