Nel diagramma di radiazione di un'antenna, il lobo principale rappresenta il lobo principale dell'antenna, attraverso il quale viene irradiata l'energia massima e più concentrata.
La larghezza del fascio è l'ampiezza angolare dell'apertura attraverso cui viene irradiata la maggior parte della potenza. I due parametri principali utilizzati per caratterizzare la larghezza del fascio sono la larghezza del fascio a metà potenza (HPBW) e la larghezza del fascio al primo nullo (FNBW).
Larghezza del fascio a metà potenza (HPBW)
Secondo la definizione standard, la separazione angolare su cui l'ampiezza del diagramma di radiazione si riduce del 50% (ovvero -3 dB) rispetto al picco del lobo principale è chiamata larghezza del fascio a metà potenza.
In altre parole, l'ampiezza del fascio è la regione su cui l'antenna irradia la maggior parte della sua potenza, che corrisponde alla regione prossima alla potenza di picco. L'ampiezza del fascio a metà potenza è l'intervallo angolare entro il quale la potenza relativa nel campo di radiazione effettivo dell'antenna supera il 50% della potenza di picco.
Interpretazione geometrica di HPBW
Sul diagramma di radiazione, tracciate una linea dall'origine a ciascun lato del lobo principale nei punti di metà potenza. L'angolo tra questi due vettori rappresenta l'ampiezza del fascio a metà potenza (HPBW). La figura seguente illustra questo concetto.
La figura mostra il lobo principale dell'antenna e i punti di metà potenza sul lobo principale.
Espressione matematica
Una formula approssimativa per la larghezza del fascio a metà potenza è:
Dove:
•λ è la lunghezza d'onda operativa,
•D è la dimensione dell'apertura dell'antenna (tipicamente diametro o lunghezza del lato).
L'unità di misura della larghezza del fascio a metà potenza (HPBW) è il radiante o il grado.
Prima larghezza del fascio nullo (FNBW)
Secondo la definizione standard, la separazione angolare tra i primi nulli adiacenti al lobo principale è chiamata larghezza del fascio del primo nullo.
In termini semplici, FNBW è l'ampiezza angolare tra i primi nulli del diagramma di radiazione su entrambi i lati del fascio principale.
Interpretazione geometrica di FNBW
Partendo dall'origine del diagramma di radiazione, tracciate delle linee tangenti al fascio principale su entrambi i lati. L'angolo tra queste due linee tangenti rappresenta la prima larghezza del fascio nullo (FNBW). La figura seguente illustra questo concetto in modo più chiaro.
La figura sopra riportata mostra la larghezza del fascio a metà potenza (HPBW) e la larghezza del primo punto nullo del fascio (FNBW) su un diagramma di radiazione, con indicati il lobo principale e i lobi laterali.
Espressione matematica
La relazione tra la prima larghezza del fascio nullo (FNBW) e la larghezza del fascio a metà potenza (HPBW) può essere approssimata come segue:
Sostituendo HPBW ≈ 70λ/D, otteniamo:
dove λ è la lunghezza d'onda e D è la dimensione dell'apertura dell'antenna.
Unità
L'unità di misura della larghezza del primo fascio nullo (FNBW) è il radiante (rad) o il grado (°).
Lunghezza effettiva e area effettiva
Tra i parametri delle antenne, la lunghezza effettiva e l'area effettiva sono metriche importanti che aiutano a valutare le prestazioni dell'antenna.
Lunghezza effettiva
La lunghezza effettiva di un'antenna viene utilizzata per caratterizzarne l'efficienza di polarizzazione.
DefinizioneLa lunghezza efficace è il rapporto tra l'ampiezza della tensione a circuito aperto ai terminali dell'antenna ricevente e l'ampiezza del campo elettrico incidente nella stessa direzione di polarizzazione dell'antenna. Quando un'onda incidente raggiunge l'ingresso dell'antenna, possiede una certa intensità di campo elettrico la cui ampiezza dipende dalla polarizzazione dell'antenna. Questa polarizzazione deve corrispondere all'ampiezza della tensione ai terminali del ricevitore per una ricezione ottimale del segnale.
Espressione matematica
L'espressione matematica per la lunghezza effettiva è:
Dove:
•le è la lunghezza effettiva dell'antenna,
•Voc è l'ampiezza della tensione a circuito aperto ai terminali dell'antenna ricevente,
•Ei è l'ampiezza dell'intensità del campo elettrico incidente nella stessa direzione di polarizzazione dell'antenna.
Area di controllo
Definizione: L'area efficace è la porzione dell'area di un'antenna ricevente che assorbe energia dal fronte d'onda incidente e la converte in un segnale elettrico; in genere è inferiore all'area dell'apertura fisica dell'antenna.
Durante la ricezione, l'intera superficie fisica dell'antenna è esposta al fronte d'onda elettromagnetico incidente, ma solo una parte di essa cattura effettivamente il segnale. Questa parte è detta area efficace.
Il motivo per cui viene utilizzata solo una frazione dell'energia del fronte d'onda è che parte dell'onda incidente viene diffusa dall'antenna, mentre un'altra parte può essere dissipata sotto forma di calore. Pertanto, in condizioni ideali e senza perdite, l'area che, moltiplicata per la densità di potenza incidente, fornisce la massima potenza ottenibile dall'antenna è detta area efficace.
L'area effettiva è comunemente indicata conAeff.
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Data di pubblicazione: 30 aprile 2026
