Sidolober

Ett typiskt riktat antennstrålningsmönster i representation av polära koordinatsystem , som visar sidolober. Det radiella avståndet från mitten representerar signalstyrkan.

Ett typiskt antennstrålningsmönster i kartesiska koordinatsystemrepresentationer som visar sidolober.

Inom antennteknik är sidolober lober (lokala maxima) för fjärrfältsstrålningsmönstret för en antenn eller annan strålningskälla, som inte är huvudloben .

Strålningsmönstret för de flesta antenner visar ett mönster av " lober " i olika vinklar, riktningar där den utstrålade signalstyrkan når ett maximum, åtskilda av " nollor ", vinklar vid vilka den utstrålade signalstyrkan faller till noll. Detta kan ses som antennens diffraktionsmönster . I en riktad antenn där målet är att sända ut radiovågorna i en riktning, är loben i den riktningen utformad för att ha en större fältstyrka än de andra; detta är " huvudloben ". De andra loberna kallas " sidolober ", och representerar vanligtvis oönskad strålning i oönskade riktningar. Sidoloben direkt bakom huvudloben kallas bakloben . Ju längre antennen är i förhållande till radiovåglängden, desto fler lober har dess strålningsmönster. Vid sändande antenner slösar överdriven sidolobsstrålning energi och kan orsaka störningar på annan utrustning. En annan nackdel är att konfidentiell information kan plockas upp av oavsiktliga mottagare. I mottagningsantenner kan sidolober fånga upp störande signaler och öka brusnivån i mottagaren.

Effekttätheten i sidoloberna är i allmänhet mycket mindre än den i huvudstrålen. Det är i allmänhet önskvärt att minimera sidolobsnivån (SLL), som mäts i decibel i förhållande till huvudstrålens topp. Huvudloben och sidoloberna förekommer för både sändning och mottagning. Begreppen huvud- och sidolober, strålningsmönster, bländarformer och bländarviktning gäller för optik (en annan gren av elektromagnetik) och inom akustikfält som högtalar- och ekolodsdesign , såväl som antenndesign.

Eftersom en antenns fjärrfältstrålningsmönster är en Fouriertransform av dess bländarfördelning, kommer de flesta antenner i allmänhet att ha sidolober , såvida inte bländarfördelningen är en Gaussisk , eller om antennen är så liten att den inte har några sidlober i det synliga utrymmet. Större antenner har smalare helljus, samt smalare sidlober. Därför har större antenner fler sidlober i det synliga utrymmet (när antennstorleken ökas, flyttas sidoloberna från det evanescenta utrymmet till det synliga utrymmet).

Sidolober för fallet med likformigt upplyst bländare

För en antenn med rektangulär apertur som har en enhetlig amplitudfördelning (eller enhetlig viktning), är den första sidoloben −13,26 dB i förhållande till huvudstrålens topp. För sådana antenner har strålningsmönstret en kanonisk form av

$\displaystyle {\text{Strålningsmönster (i enheter av dB)}}\propto 20\log _{10}\left|{\frac {\sin X}{X}}\right|$

()

Enkla substitutioner av olika värden på $X$ i den kanoniska ekvationen ger följande resultat:

$X$	Strålningsmönster	Förklaring
0	0 dB	toppen av helljuset
$\displaystyle 3.14=\pi$	−∞ dB	först null
$\displaystyle 4.49\approx {\frac {3\pi }{2}}$	−13,26 dB	toppen av första sidloben
$\displaystyle 6.28=2\pi$	−∞ dB	andra noll
$\displaystyle 7.72\approx {\frac {5\pi }{2}}$	−17,83 dB	toppen av andra sidloben

För en antenn med cirkulär apertur, som också har en enhetlig amplitudfördelning, är den första sidolobsnivån −17,57 dB i förhållande till huvudstrålens topp. I detta fall har strålningsmönstret en kanonisk form av

$\displaystyle {\text{Strålningsmönster (i enheter av dB)}}\propto 10\log _{10}\left|2\cdot {\frac {J_{1}(X)}{X} }\right|^{2}$

()

där $\displaystyle J_{1}(x)$ är Bessel-funktionen av den första typen av ordning 1. Detta är känt som det luftiga mönstret . Enkla substitutioner av olika värden på $X$ i den kanoniska ekvationen ger följande resultat:

$X$	Strålningsmönster	Förklaring
0	0 dB	toppen av helljuset
3,83	−∞ dB	först null
5.14	−17,57 dB	toppen av första sidloben
7.02	−∞ dB	andra noll
8,42	−23,81 dB	toppen av andra sidloben

En enhetlig bländarfördelning, som tillhandahålls i de två exemplen ovan, ger maximal riktning för en given bländarstorlek, men den ger också den maximala sidolobsnivån. Sidolobsnivåer kan minskas genom att avsmalna kanterna på bländarfördelningen (förändring från likformighet) på bekostnad av minskad riktning .

Nollorna mellan sidoloberna uppstår när strålningsmönstren passerar genom origo i det komplexa planet . Följaktligen är intilliggande sidolober i allmänhet 180° ur fas i förhållande till varandra.

Riva lober

Ett typiskt strålningsmönster av fasade arrayer vars avstånd mellan element är större än en halv våglängd, sålunda har strålningsmönstret gitterlober.

För diskreta aperturantenner (såsom fasstyrda arrayer ) i vilka elementavståndet är större än en halv våglängd, gör den rumsliga aliaseffekten att vissa sidlober blir avsevärt större i amplitud och närmar sig nivån för huvudloben; dessa kallas gallerlober , och de är antingen identiska eller nästan identiska som visas i figuren, kopior av huvudbalkarna.

Gallerlober är ett specialfall av en sidlob. I ett sådant fall bör sidoloberna betraktas som alla lober som ligger mellan huvudloben och den första gitterloben, eller mellan gitterloberna. Det är begreppsmässigt användbart att skilja mellan sidolober och gitterlober eftersom gitterlober har större amplituder än de flesta, om inte alla, andra sidlober. Matematiken för gitterlober är densamma som för röntgendiffraktion .

externa länkar

Sidolober och strålbredder - en antennhandledning