Teoria da antena - largura do feixe
Neste capítulo, discutiremos sobre outro fator importante no padrão de radiação de uma antena, conhecido como beam width. No padrão de radiação de uma antena, o lóbulo principal é o feixe principal da antena, onde a energia máxima e constante irradiada pela antena flui.
Beam widthé o ângulo de abertura de onde a maior parte da energia é irradiada. As duas principais considerações desta largura de feixe são meia largura de feixe de potência(HPBW) e a largura do primeiro feixe nulo (FNBW).
Largura do feixe de meia potência
De acordo com a definição padrão, “A separação angular, em que a magnitude do padrão de radiação diminui em 50% (ou -3dB) do pico do feixe principal, é a Half Power Beam Width. ”
Em outras palavras, a largura do feixe é a área onde a maior parte da potência é irradiada, que é a potência de pico. Half power beam width é o ângulo em que a potência relativa é superior a 50% da potência de pico, no campo irradiado efetivo da antena.
Indicação de HPBW
Quando uma linha é traçada entre a origem do padrão de radiação e os pontos de meia potência no lobo principal, em ambos os lados, o ângulo entre esses dois vetores é denominado como HPBW, largura do feixe de meia potência. Isso pode ser bem compreendido com a ajuda do diagrama a seguir.
A figura mostra pontos de meia potência no lóbulo principal e HPBW.
Expressão Matemática
A expressão matemática para a largura do feixe de meia potência é -
$$ Half \: power \: Beam \: with = 70 \ lambda _ {/ D} $$Onde
$ \ lambda $ é o comprimento de onda (λ = 0,3 / frequência).
D é diâmetro.
Unidades
A unidade de HPBW é radians ou degrees.
Largura do primeiro feixe nulo
De acordo com a definição padrão, "O intervalo angular entre os primeiros nulos de padrão adjacentes ao lóbulo principal, é chamado de First Null Beam Width. ”
Simplesmente, FNBW é a separação angular, citada longe do feixe principal, que é desenhada entre os pontos nulos do padrão de radiação, em seu lóbulo principal.
Indicação de FNBW
Desenhe tangentes em ambos os lados a partir da origem do padrão de radiação, tangencial ao feixe principal. O ângulo entre essas duas tangentes é conhecido como largura do primeiro feixe nulo(FNBW).
Isso pode ser melhor compreendido com a ajuda do diagrama a seguir.
A imagem acima mostra a largura do feixe de meia potência e a largura do primeiro feixe nulo, marcados em um padrão de radiação junto com lóbulos menores e maiores.
Expressão Matemática
A expressão matemática da largura do primeiro feixe nulo é
$$ FNBW = 2 HPBW $$ $$ FNBW \: 2 \ left (70 \ lambda / D \ right) \: = 140 \ lambda / D $$Onde
- $ \ lambda $ é o comprimento de onda (λ = 0,3 / frequência).
- D é diâmetro.
Unidades
A unidade do FNBW é radians ou degrees.
Comprimento efetivo e área efetiva
Entre os parâmetros da antena, o comprimento efetivo e a área efetiva também são importantes. Esses parâmetros nos ajudam a saber sobre o desempenho da antena.
Comprimento efetivo
O comprimento efetivo da antena é usado para determinar a eficiência de polarização da antena.
Definition- “O Effective length é a razão entre a magnitude da tensão nos terminais abertos da antena receptora e a magnitude da intensidade do campo da frente da onda incidente, na mesma direção da polarização da antena. ”
Quando uma onda incidente chega aos terminais de entrada da antena, essa onda tem alguma intensidade de campo, cuja magnitude depende da polarização da antena. Esta polarização deve corresponder à magnitude da tensão nos terminais do receptor.
Expressão Matemática
A expressão matemática para comprimento efetivo é -
$$ l_ {e} = \ frac {V_ {oc}} {E_ {i}} $$Onde
$ l_ {e} $ é o comprimento efetivo.
$ V_ {oc} $ é a tensão de circuito aberto.
$ E_ {i} $ é a intensidade do campo da onda incidente.
Área efetiva
Definition - “Effective area é a área da antena receptora, que absorve a maior parte da energia da frente da onda de entrada, para a área total da antena, que é exposta à frente da onda. ”
Toda a área de uma antena, enquanto recebe, confronta as ondas eletromagnéticas de entrada, enquanto apenas uma parte da antena recebe o sinal, conhecido como effective area.
Apenas uma parte da frente de onda recebida é utilizada porque uma parte da onda é espalhada enquanto outra é dissipada como calor. Assim, sem considerar as perdas, a área que utiliza a potência máxima obtida para a área real pode ser denominada comoeffective area.
A área efetiva é representada por $ A_ {eff} $.