In diesem Kapitel werden die Parameter von Antennenstrahlungsstrahlen erläutert, die uns helfen, die Strahlspezifikationen zu verstehen.
Balkenfläche
Gemäß der Standarddefinition: „Wenn die Strahlungsintensität P(θ,ϕ) über einen Raumwinkel ΩA ihren Maximalwert beibehält und außerhalb dieses Bereichs null ist, dann ist die Strahlfläche der Raumwinkel, durch den die gesamte von der Antenne abgestrahlte Leistung hindurchtritt.“
Der von einer Antenne abgestrahlte Strahl wird innerhalb eines bestimmten Raumwinkels ausgesendet, in dem die Strahlungsintensität maximal ist. Dieser Raumwinkel wird als Strahlfläche bezeichnet und mit ΩA abgekürzt.
Innerhalb dieses Raumwinkels ΩA ist die Strahlungsintensität P(θ,ϕ) konstant und maximal, außerhalb dieses Raumwinkels hingegen null. Daher ergibt sich die gesamte abgestrahlte Leistung zu:
Abgestrahlte Leistung=P(θ,ϕ)⋅ΩA(Watt)
Der Strahlwinkel bezeichnet im Allgemeinen den Raumwinkel zwischen den Halbwertspunkten des Hauptstrahls.
Mathematischer Ausdruck
Der mathematische Ausdruck für die Balkenfläche lautet:
wobei der differentielle Raumwinkel ist:
dΩ=sinθdθdϕ
Hierbei ist Pn(θ,ϕ) die normierte Strahlungsintensität.
• ΩA stellt den Raumstrahlwinkel (Strahlfläche) dar.
• θ ist eine Funktion der Winkelposition.
• ϕ ist eine Funktion des radialen Abstands.
Einheit
Die Einheit der Balkenfläche ist dieSteradianer (sr).
Strahleffizienz
Gemäß der Standarddefinition: „Der Wirkungsgrad eines Strahls ist das Verhältnis der Strahlfläche des Hauptstrahls zur gesamten abgestrahlten Strahlfläche.“
Die von einer Antenne abgestrahlte Energie hängt von ihrer Richtwirkung ab. Die Richtung, in der die Antenne die größte Leistung abstrahlt, weist den höchsten Wirkungsgrad auf, wobei ein Teil der Energie in den Nebenkeulen verloren geht. Das Verhältnis der maximal abgestrahlten Energie im Hauptstrahl zur gesamten abgestrahlten Energie bei minimalen Verlusten wird als Strahlwirkungsgrad bezeichnet.
Mathematischer Ausdruck
Der mathematische Ausdruck für den Wirkungsgrad eines Strahls lautet:
Wo
•ηB ist der Strahlwirkungsgrad (dimensionslos).
• ΩMB ist der Raumwinkel (die Balkenfläche) des Hauptträgers,
• ΩA ist der Raumwinkel des gesamten abgestrahlten Strahls.
Antennenpolarisation
Antennen können je nach Anwendungsanforderungen mit unterschiedlichen Polarisationen, wie z. B. linearer oder zirkularer Polarisation, konstruiert werden. Die Art der Polarisation bestimmt die Strahlcharakteristik und den Polarisationszustand der Antenne beim Empfang oder Senden.
Lineare Polarisation
Beim Senden oder Empfangen einer elektromagnetischen Welle kann sich ihre Ausbreitungsrichtung ändern. Eine linear polarisierte Antenne hält den elektrischen Feldvektor in einer festen Ebene und konzentriert so die Energie in eine bestimmte Richtung, während andere Richtungen unterdrückt werden. Daher trägt die lineare Polarisation zur Verbesserung der Antennenrichtwirkung bei.
Zirkulare Polarisation
Bei einer zirkular polarisierten Welle rotiert der elektrische Feldvektor mit der Zeit, wobei seine orthogonalen Komponenten die gleiche Amplitude aufweisen und um 90° phasenverschoben sind, sodass keine feste Richtung vorliegt. Zirkulare Polarisation reduziert effektiv Mehrwegeausbreitung und wird daher häufig in der Satellitenkommunikation, beispielsweise bei GPS, eingesetzt.
Horizontale Polarisation
Horizontal polarisierte Wellen werden stärker von der Erdoberfläche reflektiert, was zu einer Signaldämpfung führt, insbesondere bei Frequenzen unter 1 GHz. Horizontale Polarisation wird häufig für die Fernsehsignalübertragung verwendet, um ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.
Vertikale Polarisation
Vertikal polarisierte Niederfrequenzwellen sind für die Bodenwellenausbreitung vorteilhaft. Im Vergleich zu horizontal polarisierten Wellen werden vertikal polarisierte Wellen weniger von Oberflächenreflexionen beeinflusst und finden daher breite Anwendung in der Mobilkommunikation.
Jede Polarisationsart hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. HF-Systementwickler können die geeignete Polarisation je nach den spezifischen Systemanforderungen frei wählen.
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Veröffentlichungsdatum: 24. April 2026
