Боковой лепесток - Side lobe

Типичная диаграмма направленности направленной антенны в представлении системы полярных координат с боковыми лепестками. Радиальное расстояние от центра представляет силу сигнала.

Типичная диаграмма направленности антенны в декартовой системе координат с боковыми лепестками.

Часть серии по
Антенны
Общие типы Диполь Фрактал Петля Монополь Спутниковая тарелка Телевидение Хлыст
Компоненты Балун Блокировать повышающий преобразователь Коаксиальный кабель Противовес (наземная система) Кормить Линия подачи Малошумящий блочный понижающий преобразователь Пассивный радиатор Получатель Ротатор Заглушка Передатчик Тюнер Твин-свинец
Системы Антенная ферма Любительское радио Сотовая сеть Точка доступа Муниципальная беспроводная сеть Радио Радиомачты и вышки Вай фай Беспроводной
Безопасность и регулирование Радиация и здоровье беспроводных устройств Беспроводные электронные устройства и здоровье Международный союз электросвязи ( Регламент радиосвязи ) Всемирная конференция радиосвязи
Источники излучения / регионы Осмотр Фокальное облако Плоскость земли Главный лепесток Ближнее и дальнее поле Боковой лепесток Вертикальная плоскость
Характеристики Усиление массива Направленность Эффективность Электрическая длина Эквивалентный радиус Фактор Уравнение передачи Фрииса Прирост Рост Диаграмма излучения Радиационная стойкость Распространение радио Радиоспектр Отношение сигнал шум Побочное излучение
Техники Управление лучом Наклон луча Формирование луча Маленькая ячейка Многослойное пространство-время Bell Laboratories (BLAST) Массивный множественный вход и множественный выход (MIMO) Реконфигурация Расширенный спектр Широкополосный множественный доступ с пространственным разделением каналов (WSDMA)
v т е

В антенной технике боковые лепестки или боковые лепестки - это лепестки (локальные максимумы) диаграммы направленности в дальней зоне антенны или другого источника излучения, которые не являются главным лепестком .

Диаграмма направленности большинства антенн показывает диаграмму « лепестков » под разными углами, направлениями, в которых мощность излучаемого сигнала достигает максимума, разделенных « нулями », углами, при которых мощность излучаемого сигнала падает до нуля. Это можно рассматривать как дифракционную картину антенны. В направленной антенне, цель которой состоит в том, чтобы излучать радиоволны в одном направлении, лепесток в этом направлении спроектирован так, чтобы иметь большую напряженность поля, чем в других; это « главный лепесток ». Другие лепестки называются « боковыми лепестками » и обычно представляют нежелательное излучение в нежелательных направлениях. Боковая доля непосредственно за основной долей называется задней долей . Чем длиннее антенна по отношению к длине радиоволн , тем больше лепестков имеет диаграмма направленности. В передающих антеннах чрезмерное излучение боковых лепестков тратит энергию и может создавать помехи для другого оборудования. Другой недостаток состоит в том, что конфиденциальная информация может быть получена непреднамеренными получателями. В приемных антеннах боковые лепестки могут улавливать мешающие сигналы и увеличивать уровень шума в приемнике.

Плотность мощности в боковых лепестках обычно намного меньше, чем в главном луче. Обычно желательно минимизировать уровень боковых лепестков (SLL), который измеряется в децибелах относительно пика главного луча. Главный лепесток и боковые лепестки используются как для передачи, так и для приема. Концепции основных и боковых лепестков, диаграммы направленности, формы апертуры и взвешивания апертуры применимы к оптике (еще одна ветвь электромагнетизма) и в таких областях акустики , как конструкция громкоговорителей и гидролокатора , а также конструкция антенны.

Поскольку диаграмма направленности антенны в дальней зоне представляет собой преобразование Фурье ее распределения апертуры, большинство антенн обычно имеют боковые лепестки, если только распределение апертуры не является гауссовым или если антенна настолько мала, что не имеет боковых лепестков в видимом пространстве. Антенны большего размера имеют более узкие главные лучи, а также более узкие боковые лепестки. Следовательно, более крупные антенны имеют больше боковых лепестков в видимом пространстве (при увеличении размера антенны боковые лепестки перемещаются из кратковременного пространства в видимое пространство).

Боковые лепестки для случая равномерно освещенной диафрагмы

Для антенны с прямоугольной апертурой, имеющей равномерное распределение амплитуд (или равномерное взвешивание), первый боковой лепесток равен −13,26 дБ относительно пика главного луча. Для таких антенн диаграмма направленности имеет канонический вид из

${\ displaystyle \ displaystyle {\ text {Диаграмма излучения (в дБ)}} \ propto 20 \ log _ {10} \ left | {\ frac {\ sin X} {X}} \ right |}$

( 1 )

Простые подстановки различных значений X в каноническое уравнение дают следующие результаты:

Икс	Диаграмма излучения	Объяснение
0	0 дБ	пик дальнего света
${\ displaystyle \ displaystyle 3.14 = \ pi}$	−∞ дБ	первый нуль
${\ displaystyle \ displaystyle 4.49 \ приблизительно {\ frac {3 \ pi} {2}}}$	−13,26 дБ	пик первого бокового лепестка
${\ displaystyle \ displaystyle 6.28 = 2 \ pi}$	−∞ дБ	второй ноль
${\ displaystyle \ displaystyle 7.72 \ приблизительно {\ frac {5 \ pi} {2}}}$	−17,83 дБ	пик второго бокового лепестка

Для антенны с круглой апертурой, также имеющей равномерное распределение амплитуды, уровень первого бокового лепестка равен −17,57 дБ относительно пика главного луча. В этом случае диаграмма направленности имеет канонический вид из

${\ displaystyle \ displaystyle {\ text {Диаграмма излучения (в дБ)}} \ propto 10 \ log _ {10} \ left | 2 \ cdot {\ frac {J_ {1} (X)} {X}} \ right | ^ {2}}$

( 2 )

где - функция Бесселя первого вида порядка 1. Это известно как паттерн Эйри . Простые подстановки различных значений X в каноническое уравнение дают следующие результаты: ${\ Displaystyle \ Displaystyle J_ {1} (х)}$

Равномерное распределение апертуры, как показано в двух приведенных выше примерах, дает максимально возможную направленность для данного размера апертуры, но также обеспечивает максимальный уровень боковых лепестков. Уровни боковых лепестков можно уменьшить за счет сужения краев распределения апертуры (изменение от однородности) за счет уменьшения направленности .

Нули между боковыми лепестками возникают, когда диаграмма направленности проходит через начало координат в комплексной плоскости . Следовательно, соседние боковые лепестки обычно сдвинуты по фазе на 180 ° друг к другу.

Решетчатые лепестки

Типичная диаграмма направленности фазированных решеток , расстояние между элементами которых превышает половину длины волны, следовательно, диаграмма направленности имеет лепестки решетки.

Для антенн с дискретной апертурой (например, фазированных решеток ), в которых расстояние между элементами больше половины длины волны, эффект пространственного наложения спектров приводит к тому, что некоторые боковые лепестки становятся значительно больше по амплитуде и приближаются к уровню главного лепестка; они называются лепестками решетки s, и они являются идентичными или почти идентичными в показанном примере копиями основных лучей.

Лепестки решетки - это частный случай боковых лепестков. В таком случае боковыми лепестками следует считать все лепестки, расположенные между основным лепестком и первым лепестком решетки или между лепестками решетки. Концептуально полезно различать боковые лепестки и лепестки решетки, потому что лепестки решетки имеют большую амплитуду, чем большинство, если не все, других боковых лепестков. Математика лепестков решетки такая же, как и для дифракции рентгеновских лучей .

На анимации показаны главный лепесток и лепестки решетки фазированной решетки в полярной системе координат.

внешние ссылки

• Боковые лепестки и ширина луча - Учебное пособие по антенне