www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Parametrii antenelor

lătimea caracteristicii
nivelul lobilor
secondari
randamentul
faţă-spate

Figura 1: Caracteristica de directivitate în coordonate polare

lătimea caracteristicii
nivelul lobilor
secondari
randamentul
faţă-spate

Figura 1: Caracteristica de directivitate în coordonate polare

Parametrii antenelor

Câştigul

Indiferent dacă antenele sunt utilizate pentru emisie sau pentru recepţie, un parametru important al acestora îl reprezintă câştigul. Unele antene sunt directive, aceasta însemnând că o cantitate mai mare de energie este radiată într-o anumită direcţie decât în celelalte. Raportul dintre cantitatea de energie radiată pe direcţia principală şi cea radiată de o antenă nedirectivă (radiator izotrop) poartă denumirea de câştigul antenei. Dacă o antenă ce are un anumit câştig la emisie este folosită ca antenă de recepţie, ea va avea acelaşi câştig şi la recepţie.

Caracteristica de directivitate

Majoritatea antenelor radiază mai multă energie într-o anumită direcţie decât în celelalte. O astfel de antenă poartă numele de radiator anizotrop. Măsurând cantitatea de energie radiată în diverse puncte din jurul unei antene se poate stabili diagrama de radiaţie a acesteia şi se pot face comparaţii între diferite antene.

Energia radiată de o antenă formează un câmp electromagnetic ce are o anumită distribuţie în spaţiu. Această distribuţie a energiei radiate în spaţiu poartă numele de caracteristică (diagramă) de directivitate. Caracteristica de directivitate este de fapt o reprezentare grafică în spaţiu a energiei radiate de către o antenă. Pentru a determina caracteristica de directivitate, energia radiată este măsurată în puncte aflate la aceeaşi distanţă dar pe direcţii diferite faţă de antenă. Forma caracteristicii de directivitate depinde de tipul de antenă utilizat.

lătimea caracteristicii
nivelul lobilor
secondari
randamentul
faţă-spate

Figura 2: Aceeaşi caracteristică de directivitate, în coordonate rectangulare

lătimea caracteristicii
nivelul lobilor
secondari
randamentul
faţă-spate

Figura 2: Aceeaşi caracteristică de directivitate, în coordonate rectangulare

Pentru reprezentarea caracteristicii de directivitate sunt utilizate două tipuri de grafice, unul în coordonate polare, celălalt în coordonate rectangulare. Graficul în coordonate polare s-a dovedit foarte util în studiul caracteristicilor de directivitate. Diagrama este reprezentată circular, exact cum apare în realitate. Cercurile reprezintă niveluri de intensitate a energiei radiate. Un exemplu de astfel de grafic este reprezentat în Figura 1.

Lobul principal reprezintă zona de radiaţie maximă a caracteristicii de directivitate (de obicei aflată între punctele de -3dB faţă de intensitatea maximă). În Figura 1 lobul principal se află pe direcţia nord.

Lobii secundari (laterali) sunt lobi de putere mai mică, dispuşi pe alte direcţii faţă de lobul principal. Aceşti lobi reprezintă energia radiată pe direcţii nedorite şi nu pot fi complet eliminaţi. Nivelul lobilor secundari reprezintă un parametru important ce caracterizează diagrama de directivitate. Acest parametru este definit ca diferenţa dintre puterea lobului principal şi cea a celui secundar şi este exprimat în Decibeli. Lobul secundar aflat pe direcţia diametral opusă faţă de cel principal se numeşte lob posterior.

Următorul grafic, din Figura 2, este o reprezentare a aceleiaşi caracteristici de directivitate, dar în coordonate rectangulare. Într-un grafic în coordonate rectangulare, caracteristica este reprezentată pe două axe perpendiculare. Axa orizontală corespunde cercurilor din graficul în coordonate polare, adică nivelurile de intensitate. Axa verticală reprezintă direcţia de radiaţie. Valorile pot fi reprezentate pe o scală liniară sau pe una logaritmică.

Lăţimea caracteristicii de directivitate

Lăţimea caracteristicii de directivitate este definită ca unghiul în care este radiată o putere egală cu cel puţin jumătate din valoarea maximă. Limitele acestui unghi sunt deci punctele în care energia radiată are o putere cu 3 dB mai mică faţă de valoarea maximă. Acest unghi mai este numit şi unghiul la 3 dB, fiind notat cu Θ (mai rar φ). Unghiul Θ reprezintă unghiul dintre cele două linii roşii din figurile de mai sus. Lăţimea caracteristicii Θ poate fi exprimată atât în plan orizontal (ΘAZ), cât şi în plan vertical (ΘEL).

Suprafaţa efectivă

Suprafaţa efectivă (apertura) Ae reprezintă aria echivalentă de radiaţie a unei antene. Aceasta este un parametru de bază al antenei, ce influenţează şi ceilalţi parametri. Între câştigul antenei şi suprafaţa efectivă există următoarea relaţie:

G = 4π · Ae ; Ae = Ka·A Încotro: λ = lungimea de undă
Ae = suprafaţa efectivă
A = suprafaţa geometrică a antenei
Ka = randamentul suprafeţei antenei
(1)

λ2

Randamentul suprafeţei antenei depinde de distribuţia radiaţiei (iluminării) pe toată suprafeţa antenei. Dacă distribuţia este liniară atunci Ka= 1. Randamentul ridicat obţinut printr-o iluminare uniformă are ca dezavantaj un nivel ridicat al lobilor secundari. Astfel, în cazul antenelor reale proiectate să aibă niveluri reduse ale lobilor secundari, randamentul suprafeţei este subunitar (Ae< A).

Lobi principali şi secundari

Caracteristica de directivitate reprezentată în figurile de mai sus este formată din mai mulţi lobi. Intensitatea energiei este considerabil mai ridicată într-unul din lobi decât în ceilalţi. Lobul cu energia cea mai mare este numit lob principal; ceilalţi sunt lobi secundari (laterali). Deoarece reţelele de antene au caracteristici de directivitate complicate, este foarte important să se facă deosebirea între lobii principali şi cei secundari. În general, lobii principali sunt aceia în care este radiată cea mai mare cantitate de energie. Lobii secundari sunt aceia în care energia radiată are valori mai reduse.

Randamentul faţă-spate (direcţional)

Randamentul faţă-spate al unei antene reprezintă raportul dintre cantitatea de energie radiată pe direcţia principală şi cea radiată în direcţia opusă. Acest parametru trebuie să aibă valori ridicate, ceea ce înseamnă că în direcţia nedorită este radiată o cantitate minimă de energie.