輻射方向圖是描述天線或其它信號源發出無線電波的強度與方向(角度)之間依賴關係的圖形。輻射方向圖是一種表示天線輻射特性的數學函式或圖示的空間坐標函式。
基本介紹
- 中文名:輻射方向圖
- 外文名:radiation pattern
- 適用領域:通訊技術等
概念,輻射方向圖的測量,
概念
輻射方向圖(radiationpattern),也稱為天線方向圖(antennapattern)、遠場方向圖(far-fieldpattern),是一個在天線設計領域的術語。它是描述天線或其它信號源發出無線電波的強度與方向(角度)之間依賴關係的圖形。
輻射方向圖是一種表示天線輻射特性的數學函式或圖示的空間坐標函式。
任何實際天線的輻射都具有方向性。單單把輻射場振幅與方向的關係用曲線表示出來,我們稱為(輻射)方向圖(radiation pattern),即天線方向圖就是遠區任意方向上某點的場強與同一距離的最大場強之比同方向的關係曲線。圖7.2—6(a)是用極坐標畫的電流元在E面(最大方向與電場矢量所形成的平面,含軸平面)內的方向圖,呈對電流元軸對稱的型,為最大方向。圖中最大值(方向)用1表示,其他方向的矢徑按sinO繪m,而在軸向(和方向)該值為零。在H面(最大方向與磁場矢量所形成的平面,垂直軸平面,)上,各方向場強是相同的(軸對稱),其方向圖是一個圓,如圖7.2 6(b)所示。圖7.2—7是立體方向圖。雖然現在利用電子計算機可以畫出很複雜的立體方向圖,但是最常用的仍是E面和H面這兩個主平面的方向圖。因為,有了這樣兩個主平面內的方向圖,整個立體的方向性也就可以想像了。
輻射方向圖的測量
無源輻射方向圖一般通過標準方法進行測量,即用正常信號源饋電的右旋圓極化天線作用於被測設備(DUT)。使用一個量測接收機,可以在二維或三維空間中(取決於量測能力)畫出天線/平台組合的增益圖。量測結果可以幫助最佳化天線在平台上的配置位置,並測量出右旋圓極化增益與效率。這一類測試通常會在新型用戶設備的研發初期進行,如果設計的其他方面均正常,測試結果能夠反映出設備期望性能的一般水平,並且可以通過這種方式確定天線的極化方式和輻射方向圖是否合適。
把被測設備與一個實際可用的車載GNSS接收機連線在一起,然後使用衛星模擬器來進行測試,可以更好地反映出工作平台的性能。由接收機記錄的載噪比可繪製成曲線圖,它是平台與信源相對角的函式。為了避免電纜與小型用戶設備接聯引起的信號增強,接收機的輸出可以採用無線方式(GPRS,WiFi或者藍牙)、光纖或者去耦合的獨立數據線進行傳輸。
如果測試的是一個處於完全工作狀態下的用戶設備,那么結果有可能包含設備元器件之間的相互影響。在已知被測天線增益與接收機噪聲圖像的情況下,我們將所測載噪比與預期載噪比進行比較,如果結果不一致,就可以據此尋找原因:有可能是輻射噪聲、傳導噪聲、其他設備的亂真發射,或者是平台上其他部件的阻塞干擾。雖然這些都不是天線的問題,但通常仍由具有專業設備與技能的天線工程師來研究並解決。
與分散式的“有源”天線(配有聯合低噪放大器(LNA))相比,小型移動平台上緊密集成的天線更有可能存在電磁兼容性(EMC)問題,這是因為分散式天線未受到平台上噪聲的影響,並且LNA對信號水平的增強降低了平台設備之間相互干擾的影響。總之,這與所使用天線種類沒有直接關係,而是由於天線過於接近平台或者直接掛載在平台上時固有的高水平互動噪聲所引起的。