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场分析

辐射方向图

的辐射方向图天线是权力的空间分布。该模式显示天线的方向性或增加。的电源模式传输或接收天线情节的力量对于一个给定的半径。的场模式天线的情节变化的电场或磁场对于一个给定的半径。辐射模式提供了一些细节,比如字段的最大值和最小值的数量和数据绘制的角度范围。

h =螺旋;h。把= 13;h。R一个d我us = 0.025; pattern(h,2.1e9)

使用<一个href="//www.tatmou.com/kr/kr/help/antenna/ref/pattern.html">模式函数绘制任何天线天线的辐射模式工具箱™。默认情况下,天线的方向性函数阴谋。你也可以画出电场和权力模式使用类型名称-值对论证模式的功能。

叶

每个天线的辐射模式包含辐射叶。叶分为大叶(也称为主要叶)小的叶。侧叶和后叶是小的叶的变化。

h =螺旋;h。把= 13;h。R一个d我us = 0.025; patternElevation(h,2.1e9)

专业或主瓣:显示最大的方向辐射,或权力,天线。
旁瓣:显示了天线的辐射干扰的方向。越少的数量小的叶,天线的效率就越大。侧叶小的叶,躺在大叶。后叶小的叶,谎言对天线的主瓣。
零:显示零的方向天线的辐射强度。null通常介于之间的主要和次要的叶或小天线的叶。

场区域

对于一个天线工程师和电磁兼容性(EMC)工程师,重要的是要理解天线周围的地区。

天线周围的区域被定义在许多方面。最常用的是2 -或3-region模型描述。2-region模型使用条件近场和远场识别特定机制占主导地位的领域。天线的图是一种表示字段和边界。3-field地区分裂的近场过渡区,弱辐射机制是在工作的地方。

近场区域:近场区域分为两个过渡区:活性区,辐射区域。

无功近场区域:这个地区靠近天线的表面。反应领域主宰着这个地区。反应性字段存储能量,或驻波。这个地区的字段与天线的距离迅速变化。这个区域的外边界的方程是: $R < 0.62 \sqrt{D^{3} / λ}$ 在哪里R天线的距离,λ是波长,D是最大的天线的尺寸。这个方程适用于大多数天线。在很短的偶极子,这个区域的外边界 $λ / 2 π$ 从天线的表面。
辐射近场区域:这个地区也被称为菲涅耳区域和谎言之间的被动的近场区域和远场区域。这一地区的存在取决于天线的最大尺寸和操作的波长。这个地区的辐射领域占主导地位。的方程的内边界地区是方程 $R \geq 0.62 \sqrt{D^{3} / λ}$ 和外边界 $R < 2 D^{2} / λ$ 。这适用于大多数天线。场的分布取决于天线的距离。

远场区域:这个地区也被称为弗劳恩霍夫地区。在这个地区,场分布并不取决于天线的距离。这个地区的电场和磁场相互正交。这个区域包含传播波。的方程的内边界远场 $R = 2 D^{2} / λ$ 和外边界无穷大的方程。

方向性并获得

方向性是天线辐射功率的能力在一个特定的方向。它可以被定义为最大的方向辐射强度比所有其他的平均辐射强度的方向。方向性的方程是:

$D = \frac{4 π U (θ, ϕ)}{P_{r 一个 d}}$

地点:

D天线的方向性吗
U天线的辐射强度吗
P_rad在所有其他的平均辐射功率天线方向

天线方向性是无量纲计算分贝比各向同性散热器(dBi)。

的获得的天线取决于天线的方向性和效率。它可以被定义为最大辐射强度的比值在所需的方向的总输入功率天线。增加天线的方程是:

$G = \frac{4 π U (θ, ϕ)}{P_{我 n}}$

地点:

G天线的增益
U天线的辐射强度吗
P_在总功率天线的输入吗

如果天线的效率在所需的方向100%天线,那么总功率输入等于总功率辐射天线,也就是说, $P_{我 n} = P_{r 一个 d}$ 。在这种情况下,天线增益的天线方向性=。

波束宽度

天线波束宽度是角测量天线模式的覆盖率。正如图中所看到的,主要的梁是最大辐射周边地区。这个梁也被称为主要的叶,或天线的主瓣。

半功率波束宽度(HPBW)的方向夹角的大小减少辐射模式50%(或3 db从主光束的峰值)

使用<一个href="//www.tatmou.com/kr/kr/help/antenna/ref/beamwidth.html">波束宽度函数来计算天线在天线的波束宽度的工具箱。

E-Plane和H面

E-plane:飞机包含最大辐射的电场矢量和方向。考虑一个偶极天线,沿着z轴是垂直的。使用<一个href="//www.tatmou.com/kr/kr/help/antenna/ref/patternelevation.html">patternElevation函数绘制高程平面模式。高程平面模式显示了E-plane行为的偶极子天线。

d =偶极子;patternElevation (d, 70 e6)

h面:包含磁场平面向量和最大辐射的方向。使用<一个href="//www.tatmou.com/kr/kr/help/antenna/ref/patternazimuth.html">patternAzimuth函数绘制一个偶极子天线的方位平面模式。所示的方位变化模式捕获的h面行为偶极子天线。

d =偶极子;patternAzimuth (d, 70 e6)

使用<一个href="//www.tatmou.com/kr/kr/help/antenna/ref/ehfields.html">EHfields测量天线的电场和磁场。函数可以用来计算远近两个字段。

极化

极化电场的方向,还是电天线。极化是归类为椭圆、线性或圆形。

椭圆偏振:如果电场沿长度保持不变但跟踪推进一个椭圆,椭圆极化场。线性和环形偏振椭圆偏振的特殊情况。

线性极化:如果电场矢量在空间中的一个点是沿着一条直线,是线性极化。一个线性极化天线辐射只有一个飞机,这架飞机包含无线电波的传播方向。有两种类型的线性极化:

水平极化:电场矢量平行于地平面。水平极化的天线模式,使用模式与“极化”名称-值对函数,参数设置为“H”。图显示了水平极化偶极天线的模式:
```
d =偶极子;模式(d, 70 e6,“极化”,“H”)
```
美国电视网络使用水平极化天线进行广播。
垂直极化:电场矢量垂直于地平面。要查看天线的垂直极化模式,使用模式与“极化”名称-值对函数,参数设置为“V”。垂直极化时使用一个信号在各个方向辐射。图显示了垂直极化偶极天线的模式:
```
d =偶极子;模式(d, 70 e6,“极化”,“V”)
```
AM广播天线或汽车拉杆天线是垂直极化天线的一些例子。

圆偏振:如果电场沿直线保持不变但痕迹圈向前移动时,该领域是圆偏振。这波辐射在水平和垂直方向的飞机。圆偏振是最常用于卫星通信。有两种类型的圆偏振:

右旋圆偏振(RHCP):电场矢量是逆时针方向的跟踪。查看天线的RHCP模式,使用模式与“极化”名称-值对函数,参数设置为“RHCP”。螺旋天线的情节显示RHCP模式:
```
h =螺旋;h。把= 13;h。R一个d我us = 0.025; pattern(h,1.8e9,“极化”,“RHCP”)
```
左旋圆偏振(LHCP):电场矢量在顺时针方向跟踪。查看天线的LHCP模式,使用模式与“极化”名称-值对函数,参数设置为“LHCP”。螺旋天线的情节显示LHCP模式:
```
h =螺旋;h。把= 13;h。R一个d我us = 0.025; pattern(h,1.8e9,“极化”,“LHCP”)
```

高效的通信,在发送和接收端天线必须具有相同的极化。

轴向比率

轴向比率(AR)的天线在给定方向的比例量化正交场组件辐射圆极化波。无限的轴向比率意味着线性极化波。当轴向比率是1,纯圆偏振辐射波。值大于1意味着椭圆极化波。

使用<一个href="//www.tatmou.com/kr/kr/help/antenna/ref/axialratio.html">axialRatio计算轴向比任何天线的天线工具箱。

引用

[1]Balanis, c.a天线理论。分析和设计第三。纽约:威利,2005年。

[2]斯塔,沃伦。L和蒂埃尔,加里。天线理论与设计第三。纽约:威利,2013年。

[3]capp, C。近场和远场版,2001年8月16日,《pp.102。