Directivitate

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Diagrama care ilustrează directivitatea unei antene

În electromagnetism , directivitatea se referă de obicei la o antenă .

Definiție descriptivă

Directivitatea unei antene într-o anumită direcție este definită ca raportul dintre intensitatea radiației radiate în acea direcție (cea mai puternică emisie a acesteia) și puterea totală radiată uniform în toate direcțiile (radiator izotrop ideal). Diferența cu câștigul este că acesta din urmă în numitor prezintă puterea totală de intrare a antenei, care este doar parțial radiată și parțial disipată de conductorul antenei în sine. În ceea ce privește câștigul, directivitatea este, de asemenea, definită ca o funcție a direcției de observare și numai cu termenul de directivitate ne referim în mod obișnuit la valoarea maximă a acestei funcții în corespondență cu direcția maximă. Directivitatea unei antene reale poate varia de la 1,76 dBi pentru un dipol mic, până la 50 dBi pentru o antenă satelit mare. [1]

Definiție matematică

Directivitatea D a unei antene este valoarea maximă a câștigului său directiv. Câștigul în directivă este reprezentat de și compară intensitatea radiantă (putere pe unitate de unghi solid) care creează o antenă într-o anumită direcție pe valoarea medie pe toate direcțiile: [2]

Demonstrație

De obicei, antenele de transmisie (cu analogie de reciprocitate în cazul receptorului) nu radiază izotrop, preferând unele direcții particulare. Această proprietate este cunoscută sub numele de directivitate .

Pentru orice antenă TX, câmpul electric din câmpul îndepărtat (la o distanță mare de sursa de radiație) poate fi exprimat ca:

unde este reprezintă nivelul de excitație al antenei , distanța punctului P, de la originea planului Oxyz; este cunoscut sub numele de factor de propagare e reprezintă funcția de radiație (diferită în funcție de tipul de antenă).

Factorul de propagare în forma sa duce la câteva considerații utile:

  • intensitatea câmpului electric scade odată cu creșterea distanței față de sursă;
  • termenul exponențial identifică natura propagativă a câmpurilor (unde).

Funcția de radiație, pe de altă parte, este de obicei definită ca prin intermediul triadei: sub ipoteza câmpului îndepărtat în care suntem în prezența câmpurilor tangențiale, fără componente de-a lungul direcției de propagare .

În câmpul îndepărtat, relația este valabilă și, deci:

fluxul de energie apare deci cu o densitate punctuală furnizată de vectorul Poynting :

Această relație nu este suficientă pentru a descrie în mod unic o antenă TX, având în vedere dependența sa de și . Pentru a te dezlipi de , ia în considerare o sferă de rază centrat în O (sursă).

Suprafața acestei sfere poate fi considerată ca fiind compusă din arii de suprafață infinitesimale , prin care se obține o putere furnizată infinitesimal:

Dacă luăm în considerare un con cu un vârf la origine și o bază suprafața infinitesimală va fi un unghi solid de de la care:

cu

Dacă acum considerăm puterea totală radiată de antenă, ca flux calculat mai sus, care traversează întreaga sferă care circumscrie sursa (în toate direcțiile), va rezulta că:

prin urmare, aplicând formula

este posibil să se furnizeze o descriere a distanței antenei de la o antenă izotropă.

Notă

  1. ^ Tutorial antena
  2. ^ Institutul de ingineri electrici și electronici, „Dicționarul standard IEEE al termenilor electrici și electronici”; A 6-a ed. New York, NY, Institutul de ingineri electrici și electronici, c1997. IEEE Std 100-1996. ISBN 1-55937-833-6 [ed. Comitetul de coordonare a standardelor 10, termeni și definiții; Jane Radatz, (scaun)]

Bibliografie

  • Christopher Coleman, Conceptele de bază , în Introducere în ingineria radiofrecvenței , Cambridge University Press, 2004, ISBN 0-521-83481-3 .

linkuri externe