Боковой лепесток - Side lobe

Эта статья о боковых лепестках в антенной технике. Для получения информации о боковых лепестках при цифровой обработке сигналов см. спектральная утечка.

Типичный направленная антенна диаграмма направленности в полярная система координат представление, показывая боковые лепестки. Радиальное расстояние от центра представляет силу сигнала.

Типичная диаграмма направленности антенны в декартова система координат представление, показывающее боковые лепестки.

В антенна инженерия боковые доли или же боковые лепестки являются лепестками (локальными максимумами) дальнее поле диаграмма направленности антенны или другого источника излучения, которые не являются главная доля.

Диаграмма направленности большинства антенн показывает диаграмму направленности "доли"под разными углами, направления, в которых мощность излучаемого сигнала достигает максимума, разделенные"нули ", углы, при которых мощность излучаемого сигнала падает до нуля. Это можно рассматривать как дифракционная картина антенны. В направленная антенна в котором цель состоит в том, чтобы излучать радиоволны в одном направлении, лепесток в этом направлении разработан так, чтобы иметь большую напряженность поля, чем в других; это "главная доля ". Остальные доли называются"боковые доли", и обычно представляют собой нежелательное излучение в нежелательных направлениях. Боковой лепесток непосредственно за основным лепестком называется задняя доля. Чем длиннее антенна относительно рации длина волны, тем больше у него лепестков диаграммы направленности. В передача антенн, чрезмерное излучение боковых лепестков тратит энергию и может вызвать вмешательство к другому оборудованию. Другой недостаток состоит в том, что конфиденциальная информация может быть получена непреднамеренными получателями. В получение В 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 децибелы относительно пика дальнего света. Главный лепесток и боковые лепестки используются как для передачи, так и для приема. Понятия основных и боковых лепестков, диаграммы направленности, формы апертуры и взвешивания апертуры применимы к оптика (другая отрасль электромагнетизма) и в акустика такие поля, как громкоговоритель и сонар дизайн, а также конструкция антенны.

Потому что антенна дальнее поле диаграмма направленности это Преобразование Фурье В зависимости от распределения апертуры большинство антенн обычно имеют боковые лепестки, если только распределение апертуры не является Гауссовский, 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 мимолетное пространство к видимое пространство ).

Боковые лепестки для случая равномерно освещенной апертуры

Для антенны с прямоугольной апертурой, имеющей равномерное распределение амплитуд (или равномерное взвешивание), первый боковой лепесток равен −13,26 дБ относительно пика дальнего света. Для таких антенн диаграмма направленности имеет каноническая форма из

${\displaystyle \displaystyle {\text{Radiation Pattern (in units of dB)}}\propto 20\log _{10}\left|{\frac {\sin X}{X}}\right|}$

(1)

Простые замены различных значений Икс в каноническое уравнение дают следующие результаты:

Икс	Диаграмма излучения	Объяснение
0	0 дБ	пик дальнего света
${\displaystyle \displaystyle 3.14=\pi }$	−∞ дБ	первый нуль
${\displaystyle \displaystyle 4.49\approx {\frac {3\pi }{2}}}$	−13,26 дБ	пик первого бокового лепестка
${\displaystyle \displaystyle 6.28=2\pi }$	−∞ дБ	второй ноль
${\displaystyle \displaystyle 7.72\approx {\frac {5\pi }{2}}}$	−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 дальнего света. В этом случае диаграмма направленности имеет каноническая форма из

${\displaystyle \displaystyle {\text{Radiation Pattern (in units of dB)}}\propto 10\log _{10}\left|2\cdot {\frac {J_{1}(X)}{X}}\right|^{2}}$

(2)

куда ${\displaystyle \displaystyle J_{1}(x)}$ это Функция Бесселя первого рода порядка 1. Это известно как Воздушный узор. Простые замены различных значений Икс в каноническое уравнение дают следующие результаты:

Икс	Диаграмма излучения	Объяснение
0	0 дБ	пик дальнего света
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 максимально возможное направленность для данного размера апертуры, но он также обеспечивает максимальный уровень боковых лепестков. Уровни боковых лепестков можно уменьшить за счет сужения краев распределения апертуры (изменение от однородности) за счет уменьшения направленность.

Нули между боковыми лепестками возникают, когда диаграммы направленности проходят через начало координат в комплексная плоскость. Следовательно, соседние боковые лепестки обычно сдвинуты по фазе на 180 ° друг к другу.

Решетчатые лепестки

Типичный диаграмма направленности из фазированные решетки расстояние между элементами которых превышает половину длины волны, поэтому диаграмма направленности имеет лепестки решетки.

Для антенн с дискретной апертурой (например, фазированные решетки ), в которой расстояние между элементами больше половины длины волны, пространственное сглаживание эффект заставляет некоторые боковые лепестки существенно увеличиваться по амплитуде и приближаться к уровню главного лепестка; они называются решеткаs, и они являются идентичными или почти идентичными в показанном примере копиями главных балок.

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 у дифракция рентгеновских лучей.

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

внешняя ссылка

• Боковые лепестки и ширина луча - Учебное пособие по антенне