Боковой лепесток

Типичная диаграмма направленности направленной антенны в представлении полярной системы координат с боковыми лепестками. Радиальное расстояние от центра представляет мощность сигнала. Типичная диаграмма направленности антенны в представлении декартовой системы координат, показывающая боковые лепестки.

В антенне инженерная, сторона лепестки или боковые лепестки - это лепестки (локальные максимумы) дальнего поля диаграммы направленности антенны или другого источника излучения, которые не являются главный лепесток.

Диаграмма направленности большинства антенн показывает диаграмму «лепестков» под разными углами, направлениями, где мощность излучаемого сигнала достигает максимума, разделенных «нулями », углами, при которых мощность излучаемого сигнала падает до нуля. Это можно рассматривать как диаграмму дифракции антенны. В направленной антенне, цель которой состоит в том, чтобы излучать радиоволны в одном направлении, лепесток в этом направлении разработан так, чтобы иметь большую напряженность поля, чем в других; это «главный лепесток ». Другие лепестки называются «боковыми лепестками» и обычно представляют собой нежелательное излучение в нежелательных направлениях. Боковой лепесток непосредственно за основным лепестком называется задним лепестком . Чем длиннее антенна по отношению к длине волны радио, тем больше у нее лепестков диаграммы направленности. В передающих антеннах чрезмерное излучение боковых лепестков тратит энергию и может вызвать помехи другому оборудованию. 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 (другая ветвь электромагнетизма) и в акустике таких областях, как громкоговоритель и гидролокаторы, а также конструкция антенны.

Поскольку дальнее поле диаграмма направленности антенны является преобразованием Фурье ее распределения апертуры, большинство антенн обычно имеют боковые лепестки, если только апертура распределение составляет по Гауссу, 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 нечеткого пространства в видимое пространство ).

Для антенны с прямоугольной апертурой, имеющей равномерное распределение амплитуд (или равномерное взвешивание), первый боковой лепесток составляет -13,26 дБ относительно пика основного луч. Для таких антенн диаграмма направленности имеет каноническую форму из

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

(1)

Простая подстановка различных значений X в каноническое уравнение дает следующие результаты:

X	Диаграмма излучения	Пояснение
0	0 дБ	пик главного луча
$3,14\; =\; \pi \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; displaystyle\; 3.14\; =\; \backslash \; pi\}$	−∞ дБ	первый ноль
$4,49\; \approx \; 3\; \pi \; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; displaystyle\; 4.49\; \backslash \; приблизительно\; \{\backslash \; frac\; \{3\; \backslash \; pi\}\; \{2\}\}\}$	−13,26 дБ	пик первого бокового лепестка
$6,28\; =\; 2\; \pi \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; displaystyle\; 6.28\; =\; 2\; \backslash \; pi\}$	−∞ дБ	второй ноль
$7,72\; \approx \; 5\; \pi \; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; displaystyle\; 7,72\; \backslash \; приблизительно\; \{\backslash \; frac\; \{5\; \backslash \; pi\}\; \{2\}\}\}$	−17,83 дБ	пик секунды боковой лепесток

Для антенны с круглой апертурой, также имеющей равномерное распределение амплитуды, уровень первого бокового лепестка составляет -17,57 дБ относительно пика главного луча. В этом случае диаграмма направленности имеет каноническую форму из

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

(2)

где $J\; 1\; (x)\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; displaystyle\; J\_\; \{1\}\; (x)\}$- Функция Бесселя первого вида порядка 1. Это известно как паттерн Эйри. Простая подстановка различных значений X в каноническое уравнение дает следующие результаты:

X	Диаграмма излучения	Объяснение
0	0 дБ	пик главного луча
3,83	−∞ дБ	первый нуль
5,14	−17,57 дБ	пик первого бокового лепестка
7,02	−∞ дБ	второй ноль
8,42	-23,81 дБ	пик второго бокового лепестка

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

Нулевые значения между боковыми лепестками возникают, когда диаграммы направленности проходят через исходную точку в комплексе самолет. Следовательно, соседние боковые лепестки обычно сдвинуты по фазе на 180 ° друг к другу.

Типичная диаграмма направленности фазированных решеток, расстояние между элементами которых превышает половину длины волны, поэтому 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 приводит к тому, что некоторые боковые лепестки становятся значительно больше по амплитуде., и приближаясь к уровню главного лепестка; они называются лепестками и 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.

Анимация показывает главный лепесток и лепестки решетки фазированной решетки в полярной системе координат.

• Боковые лепестки и ширина луча - Учебное пособие по антенне