www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Öffnungswinkel

Bild 1: Die reale Strahlbreite einer Antenne im Vergleich zu einer idealisierten Form eines Antennendiagramms

Bild 1: Die reale Strahlbreite einer Antenne im Vergleich zu einer idealisierten Form eines Antennendiagramms

Öffnungswinkel

Unter dem Öffnungswinkel oder der Strahlbreite der Hauptkeule einer Antenne, meist mit dem englischen Wort Beamwidth oder der Abkürzung von Full Width of Half Maximum (FWHM) bezeichnet, versteht man allgemein die Halbwertsbreite der Leistungskurve. Das Maximum dieser Leistungskurve wird unter Bedingungen einer möglichst reflexionsfreien Umgebung messtechnisch ermittelt. Dieses Maximum wird als Referenz für alle anderen Messwerte genommen, die dann drehwinkelabhängig in das Antennendiagramm eingetragen werden. An jeder Seite des Maximums der Hauptkeule verringert sich die gemessene Leistung. Die Halbwertsbreite ist dann der Winkel zwischen den Punkten links und rechts vom Maximum, an denen die Leistung auf die Hälfte abgesunken ist. Dieser Winkel wird dann als Strahlbreite der Hauptkeule festgelegt.[1] Die Hälfte der Leistung ist in logarithmischen Skalen als −3 dB benannt, weshalb der Winkel auch als θ3 bezeichnet wird. Die gleiche Herangehensweise wird für horizontale und vertikale Winkel genutzt.

Im Interesse einer leichteren Messung von Parametern an einem Oszilloskop wird abweichend davon manchmal auch eine andere Definition angewendet. Auf einem Oszilloskop werden meist keine Leistungen angezeigt, sondern Spannungen. Die Hälfte der Spannung liegt aber bei −6 dB der Leistungen, weshalb diese Messpunkte dann mit dem Variablennamen θ6 bezeichnet werden.[1] Vorausgesetzt, dass die Impedanz des Kabels konstant ist, verursacht die Hälfte der Spannung auch nur die Hälfte des Stroms. Die Leistung als mathematisches Produkt von Spannung und Strom ist dann an diesem Punkt nur ein Viertel des Maximums.

Wenn die auf einem Oszilloskop angezeigte Spannung als Maß für die Halbwertsbreite der Leistung genutzt werden soll, dann muss der Wert 0.707 des Maximums gewählt werden. Auf den meisten Oszilloskopen mit Bildröhre ist dieser Wert als Orientierung in der Skala als gestrichelte Linie eingraviert. Bei digitalen Oszilloskopen ist dieser Wert meist im Raster des Hintergrundbildes ebenfalls markiert.

Vereinfachungen

Für rechnerische Anwendung vor allem bei geometrischen Betrachtungen wird meist ein rechteckiges Antennenmodell angenommen und in den Gleichungen vorausgesetzt. Eine Korrektur der Abweichungen zwischen Modell und realem Antennendiagramm erfolgt bei Betrachtung von Antennenparametern mittels des Effizienzfaktors Ka. Für die Modulation von Signalen durch die Antennendiagrammform innerhalb der Halbwertsbreite werden spezielle Verlustfaktoren benannt. Die Amplitudenmodulation der empfangenen Signale durch die reale Form des Antennendiagramms wird durch den Faktor Beam Shape Loss aufgefangen. Verluste durch eine Änderung des Öffnungswinkels im Seitenwinkel abhängig vom Höhenwinkel beschreibt der Beam Width Factor.

Quelle:

  1. Hamish Meikle: ''Modern Radar Systems'' Artech House on Demand, 2008, ISBN 978-1-59693-242-5, p. 108 (online preview)