Эффективность освещения

Эффективность освещения антенны [ апертуры ] — это мера степени равномерного возбуждения или освещения антенны или решетки. Для антенны [апертуры] или решетки типично намеренное недоосвещение или недовозбуждение с целью смягчения боковых лепестков и снижения температуры антенны . Ее не следует путать с эффективностью излучения или эффективностью антенны. ^[1]

Определение

Эффективность освещения антенны [апертуры] определяется как «Отношение, обычно выражаемое в процентах, максимальной направленности антенны [апертуры] к ее стандартной направленности». Это синоним нормализованной направленности. Стандартная [эталонная] направленность определяется как «Максимальная направленность от плоской апертуры площадью A или от линейного источника длиной L при возбуждении с равномерным амплитудным, эквифазным распределением». ^[1] Ключом к пониманию этих определений является то, что «максимальная» направленность относится к направлению максимальной интенсивности излучения, т. е. главному лепестку. Следовательно, эффективность освещения не является функцией угла по отношению к антенне [апертуре], а скорее является константой апертуры для всех углов обзора.

Стандартная направленность

Различие между максимальной направленностью и стандартной направленностью тонкое. Однако можно сделать вывод, что если бы антенна [апертура] возбуждалась [освещалась] равномерно без разности фаз (эквифазно) по всей апертуре, то эффективность освещения была бы равна единице. Очень типично, чтобы антенна [апертура] была намеренно недовозбуждена [освещена] с помощью «конуса» для уменьшения боковых лепестков диаграммы направленности и температуры антенны . В такой конструкции максимальная направленность снижается, поскольку полная апертура не используется в полной мере, и эффективность освещения будет меньше единицы. Выбор слов IEEE несколько сбивает с толку, поскольку «максимальная» направленность всегда меньше или равна «стандартной» направленности. Слово «максимум» в данном случае используется для обозначения максимальной интенсивности излучения общей диаграммы направленности, которая в противном случае определяется для всех углов обзора.

Связь с эффективностью антенны

Существуют существенные различия в том, как различные авторы и IEEE определяют эффективность антенны и эффективную площадь антенны. IEEE определяет эффективность антенны апертурного типа как «Для антенны с заданной плоской апертурой отношение максимальной эффективной площади антенны к площади апертуры». ^[1]

${\displaystyle \eta _{a}={\frac {A_{e,max}}{A}}}$

и в отношении эффективной площади антенны IEEE утверждает: «Эффективная площадь антенны в заданном направлении равна квадрату рабочей длины волны, умноженному на ее усиление в этом направлении, деленное на 4π». Усиление также определяется как меньшее, чем направленность, на эффективность излучения, ^[1] ${\displaystyle \eta }$

${\displaystyle A_{e}=G{\frac {\lambda ^{2}}{4\pi }}=\eta D{\frac {\lambda ^{2}}{4\pi }}}$

Однако другие авторитетные авторы определяют эффективную площадь с точки зрения направленности: ^{[2] [3]}

${\displaystyle A_{e}=D{\frac {\lambda ^{2}}{4\pi }}}$

В любом случае стандартная направленность не может превышать:

${\displaystyle D_{std}\leq A{\frac {4\pi }{\lambda ^{2}}}}$

с . ${\displaystyle \eta _{a}\leq 1}$

Согласно определениям IEEE:

${\displaystyle D_{max}=\eta _{i}D_{std}\leq {\frac {\eta _{i}}{\eta _{a}}}A_{e,max}{\frac {4\pi }{\lambda ^{2}}}={\frac {\eta _{i}}{\eta _{a}}}\eta D_{max}}$

где - эффективность освещения. ${\displaystyle \eta _{i}}$

Однако, согласно определению других авторов: ^[2]

${\displaystyle D_{max}=\eta _{i}D_{std}\leq {\frac {\eta _{i}}{\eta _{a}}}A_{e,max}{\frac {4\pi }{\lambda ^{2}}}={\frac {\eta _{i}}{\eta _{a}}}D_{max}}$

Итак, очевидно, что есть проблема. Если определения IEEE верны, то и, следовательно , . Или, если другие авторы правы, то . ${\displaystyle {\frac {\eta _{i}}{\eta _{a}}}\eta =1}$ ${\displaystyle \eta ={\frac {\eta _{a}}{\eta _{i}}}}$ ${\displaystyle \eta _{a}=\eta _{i}}$

Ссылки

1. Стандарт IEEE для определений терминов для антенн . IEEE . Std 145-2013.
2. Cheng, David K. (1992). Полевые и волновые электромагнетики . Reading, MA: Addison-Wesley. стр. 634–637. ISBN 0-201-12819-5.
3. Баланис, Константин А. (2016). Теория антенн: анализ и проектирование (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси. стр. 86. ISBN 978-1-119-17898-9. OCLC  933291646.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )