Díky speciální konstrukci antény může být hustota záření soustředěna v určitém prostorovém směru. Měřítkem bezztrátové směrovosti antény je zisk antény. Úzce souvisí se směrovostí antény. Na rozdíl od směrovosti, která pouze popisuje směrové charakteristiky antény, zisk antény bere v úvahu také účinnost antény.
záření
Představuje tedy skutečný vyzářený výkon. To je obvykle menší než výkon poskytovaný vysílačem. Protože se však tento výkon měří snadněji než směrovost, používá se častěji zisk antény než směrovost. Za předpokladu uvažování bezeztrátové antény lze směrovost nastavit rovnou zisku antény.
záření
Referenční anténa se používá k definování zisku antény. Ve většině případů je referenční anténa bezeztrátový předpokládaný všesměrový zářič (izotropní zářič nebo anténa), který vyzařuje rovnoměrně ve všech směrech, nebo jednoduchá dipólová anténa, alespoň v uvažované rovině.
záření
Pro měřenou anténu je hustota záření (výkon na jednotku plochy) určena v bodě v určité vzdálenosti a porovnána s hodnotou získanou pomocí referenční antény. Zisk antény je poměr dvou hustot záření.
záření
Pokud například směrová anténa produkuje 200krát větší hustotu záření než izotropní anténa v určitém prostorovém směru, je hodnota zisku antény G 200 nebo 23 dB.
záření
Anténní vzor
Vzor antény je grafické znázornění prostorového rozložení energie vyzařované anténou. V závislosti na aplikaci by anténa měla přijímat pouze z určitého směru, ale nikoli signály z jiných směrů (např. televizní anténa, anténa radaru), na druhé straně anténa automobilu by měla být schopna přijímat vysílače ze všech možných směrů.
záření
Vyzařovací diagram antény je grafické znázornění prvků vyzařovacích charakteristik antény. Vzor antény je obvykle grafické znázornění směrových charakteristik antény. Představuje relativní intenzitu vyzařování energie nebo velikost intenzity elektrického nebo magnetického pole v závislosti na směru antény. Anténní diagramy jsou měřeny nebo generovány simulačními programy v počítači, například pro grafické zobrazení směrovosti radarové antény a tím odhadu jejího výkonu.
záření
Oproti všesměrovým anténám, které vyzařují rovnoměrně do všech směrů letadla, směrové antény upřednostňují jeden směr, a proto dosahují v tomto směru delšího dosahu s nižším vysílacím výkonem. Vyzařovací diagramy antény graficky znázorňují preference určené měřením. Díky reciprocitě jsou zaručeny stejné vysílací a přijímací charakteristiky antény. Diagram ukazuje směrové rozložení vysílacího výkonu jako sílu pole a citlivost antény během příjmu.
záření
Požadované směrovosti je dosaženo cílenou mechanickou a elektrickou konstrukcí antény. Směrovost udává, jak dobře anténa přijímá nebo vysílá v určitém směru. Je znázorněn v grafickém znázornění (vzor antény) jako funkce azimutu (horizontální graf) a nadmořské výšky (vertikální graf).
záření
Použijte kartézské nebo polární souřadnicové systémy. Měření v grafických znázorněních mohou mít lineární nebo logaritmické hodnoty.
záření
Používejte mnoho formátů zobrazení. Kartézské souřadnicové systémy, stejně jako polární souřadnicové systémy, jsou velmi běžné. Hlavním cílem je ukázat reprezentativní vyzařovací diagram horizontálně (azimut) pro plné zobrazení 360° nebo vertikálně (elevace) většinou pouze pro 90 nebo 180 stupňů. Data z antény lze lépe znázornit v kartézských souřadnicích. Vzhledem k tomu, že tato data lze také vytisknout do tabulek, je obvykle preferováno popisnější znázornění křivky trajektorie v polárních souřadnicích. Na rozdíl od kartézského souřadnicového systému to přímo ukazuje směr.
záření
Pro snadnou manipulaci, průhlednost a maximální univerzálnost jsou vyzařovací diagramy obvykle normalizovány podle vnějších okrajů souřadnicového systému. To znamená, že maximální naměřená hodnota je zarovnána s 0° a vynesena na horní okraj grafu. Další měření vyzařovacího diagramu jsou obvykle uváděna v dB (decibelech) vzhledem k této maximální hodnotě.
záření
Měřítko na obrázku se může lišit. Existují tři typy běžně používaných měřítek vykreslování; lineární, lineární logaritmické a modifikované logaritmické. Lineární stupnice zdůrazňuje hlavní paprsek záření a obvykle potlačuje všechny postranní laloky, protože jsou obvykle menší než jedno procento hlavního laloku. Lineární logaritmická stupnice však dobře reprezentuje postranní laloky a je preferována, když jsou důležité úrovně všech postranních laloků. Působí však dojmem špatné antény, protože hlavní lalok je poměrně malý. Upravená logaritmická stupnice (obrázek 4) zdůrazňuje tvar hlavního paprsku při stlačování postranních laloků s velmi nízkou úrovní (<30 dB) směrem ke středu režimu. Proto je hlavní lalok dvakrát větší než nejsilnější boční lalok, což je výhodné pro vizuální prezentaci. Tato forma zobrazení se však v technologii používá jen zřídka, protože je obtížné z ní číst přesná data.
záření
záření
horizontální vyzařovací diagram
Horizontální schéma antény je půdorysný pohled na elektromagnetické pole antény, vyjádřené jako dvourozměrná rovina se středem na anténě.
Zájmem této reprezentace je jednoduše získat směrovost antény. Typicky je hodnota -3 dB také uvedena jako přerušovaný kruh na stupnici. Průsečík mezi hlavním lalokem a tímto kruhem má za následek tzv. poloviční výkonovou šířku paprsku antény. Dalšími snadno čitelnými parametry jsou poměr postup/ústup, tedy poměr mezi hlavním a koncovým lalokem, a velikost a směr postranních laloků.
záření
záření
U radarových antén je důležitý poměr mezi hlavním a postranním lalokem. Tento parametr přímo ovlivňuje vyhodnocení stupně radarové antiinterference.
záření
vertikální vyzařovací diagram
Tvar svislého vzoru je svislý řez trojrozměrným obrazcem. V zobrazeném polárním grafu (čtvrtina kruhu) je poloha antény počátkem, osa X je dosah radaru a osa Y je výška cíle. Jednou z technik měření antény je solární stroboskopický záznam pomocí měřicího nástroje RASS-S od Intersoft Electronics. RASS-S (Radar Analysis Support System for Sites) je radarový systém nezávislý na výrobci pro vyhodnocování různých prvků radaru připojením k již dostupným signálům za provozních podmínek.
záření
Obrázek 3: Vertikální anténní diagram s kosekantovou čtvercovou charakteristikou
Na obrázku 3 jsou jednotkami měření námořní míle pro dosah a stopy pro nadmořskou výšku. Z historických důvodů se tyto dvě jednotky měření stále používají v řízení letového provozu. Tyto jednotky mají sekundární význam jednoduše proto, že vynesená množství záření jsou definována jako relativní úrovně. To znamená, že zaměřovač získal hodnotu (teoretického) maximálního dosahu vypočítanou pomocí radarové rovnice.
záření
Tvar grafu poskytuje pouze požadované informace! K získání absolutní hodnoty potřebujete druhý graf naměřený za stejných podmínek. Můžete porovnat dva grafy a uvědomit si nadměrné zvýšení nebo snížení výkonu antény.
záření
Radiály jsou značky pro elevační úhly, zde v krocích po půl stupních. Nestejné měřítko os x a y (mnoho stop versus mnoho námořních mil) má za následek nelineární rozestupy mezi značkami nadmořské výšky. Výška je zobrazena jako vzor lineární mřížky. Druhá (přerušovaná) mřížka je orientována na zakřivení Země.
záření
Trojrozměrná znázornění anténních diagramů jsou většinou počítačem generované obrázky. Většinou jsou generovány simulačními programy a jejich hodnoty se překvapivě blíží skutečným naměřeným grafům. Generování skutečné mapy měření znamená obrovské úsilí při měření, protože každý pixel obrazu představuje svou vlastní hodnotu měření.
záření
Trojrozměrné znázornění vzoru antény v kartézských souřadnicích z radarové antény na motorovém vozidle.
(Výkon se udává v absolutních úrovních! Proto většina programů pro měření antén volí pro toto znázornění kompromis. Jako skutečná měření lze použít pouze vertikální a horizontální části diagramu přes anténu.
záření
Všechny ostatní pixely se vypočítají vynásobením celé křivky měření vertikálního grafu jedním měřením horizontálního grafu. Potřebný výpočetní výkon je enormní. Kromě líbivého znázornění v prezentacích je jeho přínos sporný, protože z tohoto znázornění nelze získat žádné nové informace ve srovnání se dvěma samostatnými grafy (horizontální a vertikální anténní grafy). Naopak: zejména v periferních oblastech by se grafy generované tímto kompromisem měly výrazně odchylovat od reality.
záření
Kromě toho mohou být 3D grafy znázorněny v kartézských a polárních souřadnicích.
záření
Šířka paprsku radarové antény je obvykle chápána jako šířka paprsku polovičního výkonu. Vrchol vyzařované intenzity se nachází v sérii měření (hlavně v bezodrazové komoře) a poté v bodech umístěných na obou stranách píku, které představují vrcholovou intenzitu zvýšenou na poloviční výkon. Úhlová vzdálenost mezi body polovičního výkonu je definována jako šířka paprsku. [1] Poloviční výkon v decibelech je −3 dB, tedy poloviční výkon paprsku
