www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Diagramă de radiație

1.67°
-20 dB
Intensitatea
lobului secundar
lobi laterali
lobul principal

Ilustrație 1: Exemplu de diagramă de radiație pentru o antenă cu deschidere verticală mare (LVA) în coordonate carteziene

1.67°
-20 dB
Intensitatea
lobului secundar
lobi laterali
lobul principal

Ilustrație 1: Exemplu de diagramă de radiație pentru o antenă cu deschidere verticală mare (LVA) în coordonate carteziene

Conținutul « Diagramă de radiație »
  1. Formate de prezentare
  2. Scări
  3. Diagramă orizontală
  4. Diagramă verticală
  5. Diagrame de antene 3D

Diagramă de radiație

Diagramul de radiație al unei antene se referă la intensitatea radiată în fiecare direcție de către antena respectivă. Această intensitate este întotdeauna raportată la intensitatea emisă în lobul principal, care este situat central în jurul unghiului 0, considerat unghiul de vizualizare. Reprezintă, de asemenea, sensibilitatea de recepție direcțională a antenei. Coordonatele sunt:

Diagrama poate fi obținută experimental prin observarea intensității semnalului emis de antenă cu un receptor care se deplasează în jurul acesteia. De asemenea, ea poate fi estimată cu ajutorul unui model matematic folosind caracteristicile antenei. Odată ce diagrama este obținută, aceasta devine referința pentru antena respectivă și va fi utilizată pentru a observa orice degradare a caracteristicilor sale.

În cazul unei antene izotrope, puterea transmisă este egală în toate direcțiile și formează o sferă. Antenele radar, pe de altă parte, trebuie să direcționeze intensitatea maximă în direcția de ochire. Fasciculul lor de microunde trebuie, prin urmare, să fie cât mai direcțional posibil și cât mai subțire. Acest lucru permite o urmărire cât mai precisă a țintelor.

lóbulos traseros
lóbulos laterales
lóbulo principal

Ilustrație 2: Diagrama de radiație orizontală în coordonate polare

lóbulos traseros
lóbulos laterales
lóbulo principal

Ilustrație 2: Diagrama de radiație orizontală în coordonate polare

Formate de prezentare

Se utilizează mai multe formate de prezentare. Sunt răspândite atât sistemele de coordonate carteziene, cât și cele polare. Obiectivul principal este de a reprezenta o diagramă de radiație fie pe orizontală (în unghiul lateral) pentru o reprezentare completă la 360°, fie pe verticală (în unghiul vertical), de obicei doar pentru 90° sau 180°. Sistemul de coordonate carteziene permite o mai bună reprezentare a datelor unei antene. Cu toate acestea, deoarece aceste date pot fi tipărite și sub formă de tabel, se preferă, în general, reprezentarea mai clară sub forma unei curbe de localizare într-un sistem de coordonate polare. Spre deosebire de sistemul de coordonate carteziene, acesta arată direct direcția.

Pentru ușurința utilizării, o bună imagine de ansamblu și o versatilitate maximă, diagramele de radiație sunt în general normalizate față de marginea exterioară a sistemului de coordonate. Aceasta înseamnă că valoarea maximă măsurată este orientată la 0° și introdusă la marginea superioară a diagramei. Celelalte valori măsurate în diagrama de radiații sunt de obicei reprezentate în dB (decibeli) în raport cu această valoare maximă.

Scări

Scara graficului poate fi scalată în diferite moduri. Se utilizează trei tipuri de scări: o scară liniară, o scară logaritmică continuă și o scară logaritmică modificată. O scală liniară pune accentul pe direcția principală a radiației și, de obicei, suprimă toți lobii laterali, deoarece aceștia sunt de ordinul a mai puțin de o sutime din lobul principal. Cu toate acestea, scara logaritmică continuă reprezintă bine lobii laterali și este preferată atunci când nivelul tuturor lobilor laterali este mare. Cu toate acestea, ea lasă impresia că antena este slabă, deoarece lobul principal este reprezentat relativ mic. O scară logaritmică neliniară modificată continuă să sublinieze forma lobului principal și atrage lobii laterali de nivel foarte scăzut (<30 dB) spre centrul diagramei. Lobul principal este astfel reprezentat ca fiind de două ori mai mare decât cel mai puternic lob lateral, ceea ce este avantajos pentru prezentările vizuale. Cu toate acestea, această formă de reprezentare este rareori utilizată în tehnică, deoarece datele exacte ar fi dificil de citit.

Diagramă de radiație orizontală

Emisia unei antene este tridimensională, astfel încât se poate utiliza un diagramă sferic pentru a reprezenta întregul. În practică, un diagramă de antenă va fi desenat doar pentru planul principal de radiație: orizontal sau vertical. Producătorul antenei va atașa întotdeauna un diagramă de radiație pe care l-a obținut notând intensitatea emisă de un receptor static în timp ce antena emite continuu și se rotește. Este posibil să se utilizeze fie coordonate carteziene, fie coordonate polare, fiecare cu avantajele și dezavantajele sale. În coordonatele carteziene, detaliile sunt îmbunătățite, dar semnătura unghiulară nu este evidentă, așa că se utilizează pentru uz tehnic, unde valorile exacte sunt importante. Coordonatele polare sunt mai semnificative din punct de vedere vizual pentru a oferi utilizatorului o referință fizică.

Deși ambele tipuri sunt utile pentru o reprezentare vizuală a antenei. Ele nu sunt suficient de precise pentru o analiză tehnică amănunțită. Prin urmare, modelul de antenă este prezentat și sub forma unui tabel numeric unghiul tabelului în funcție de intensitatea relativă.

Diagramă de radiație verticală

Ilustrație 3: Diagrama de radiație verticală a unei antene cu fascicul cosecant pătrat.

Ilustrație 3: Diagrama de radiație verticală a unei antene cu fascicul cosecant pătrat.

Unele antene au tendința de a transmite pe verticală, caz în care diagrama de radiație devine o secțiune verticală. De exemplu, figura 3 prezintă raza maximă de acțiune a unei antene cu fascicul cosecant pătrat pe verticală. Cu antena la origine, raza maximă de acțiune este reprezentată pe axa x, iar înălțimea de vizualizare pe axa y la unghiurile notate de liniile diagonale continue. Liniile punctate ușor curbate reprezintă înălțimea deasupra suprafeței Pământului, curbura provenind din refracția atmosferică. Această diagramă este obținută experimental prin metoda de calibrare a Soarelui folosind, de exemplu, un RASS-S (Radar Analysis Support System for Sites), un instrument de măsurare de la Intersoft Electronics.

În figura 3 se folosesc unități utilizate în mod obișnuit în lumea aviației: raza de acțiune în mile marine și înălțimea în picioare. Totuși, aceste valori sunt doar secundare, deoarece diagrama reprezintă valoarea relativă a radiației în raport cu înălțimea lobului fasciculului principal. Aceasta înseamnă raza maximă teoretică pe care radarul o poate atinge la un anumit unghi, conform ecuației radar. Prin urmare, forma diagramei oferă doar raza de acțiune în funcție de unghiul de elevație. Pentru a obține valoarea absolută a radiației, este necesar un al doilea grafic al intensității în funcție de unghiul de elevație.

Diagrame de antenă 3D

Ilustrație 4: Diagrama de antenă a unui corn de alimentare în reprezentare tridimensională într-un sistem de coordonate polare.

Ilustrație 4: Diagrama de antenă a unui corn de alimentare în reprezentare tridimensională într-un sistem de coordonate polare.

Schemele de antenă tridimensionale sunt imagini generate pe calculator. De cele mai multe ori, acestea sunt generate de programe de simulare ale căror valori sunt surprinzător de apropiate de un model măsurat real. Crearea unei diagrame măsurate reale implică o cantitate uriașă de muncă de măsurare, deoarece fiecare pixel din imagine reprezintă propria valoare de măsurare.

Ilustrație 5: Reprezentare tridimensională în coordonate carteziene a unei antene radar de pe un autovehicul.
(Puterea este dată în niveluri absolute!)

Ilustrație 5: Reprezentare tridimensională în coordonate carteziene a unei antene radar de pe un autovehicul.
(Puterea este dată în niveluri absolute!)

Prin urmare, multe programe de măsurare a antenelor aleg un compromis pentru această reprezentare. Doar o secțiune verticală și una orizontală a diagramei de antenă sunt disponibile ca valori de măsurare reale. Toate celelalte puncte din imagine sunt calculate prin înmulțirea întregii curbe de măsurare a diagramei vertical cu o valoare de măsurare individuală a diagramei orizontal. Puterea de calcul necesară este enormă. Cu excepția unei reprezentări frumoase în prezentări, utilitatea este îndoielnică, deoarece nu se obțin cunoștințe noi din cele două diagrame individuale (diagramele de antenă orizontală și verticală). Dimpotrivă, tocmai în zonele periferice o diagramă generată cu acest compromis poate devia considerabil de la realitate.

Diagramele 3D pot fi reprezentate, de asemenea, atât în coordonate carteziene, cât și polare.