天线因子计算与偏差

下载这篇文章天线因子计算与偏差
或者进入我们简单的天线系数和增益计算器

简介

近年来，在电磁兼容和频谱污染工作中使用“天线因子”一词已变得非常重要。人们迫切需要尽可能准确和方便地测量场强和/或功率密度。

在RFI/EMI测量中，通常使用天线因子。根据定义，这些天线因子是两端接收机电压到场强的转换。这是一个非常方便的术语，特别是当用分贝表示时，而接收器的测量单位是dB，高于一毫伏。从历史上看，天线因子是由设备制造商提供的，或者在某些情况下，在军事规格中指定。在许多情况下，由于用户没有充分理解天线因子的数学意义，这些因子被错误地使用。本文的目的是建立天线因子与天线增益之间的关系。

天线增益是天线设计工程师和通信电子系统设计人员常用的术语。增益是天线在一定范围内，在一定方向上产生的功率密度与该范围内平均功率密度的比值。

最近部署的具有分析能力的计算机控制接收系统增加了检查天线因素的新需求。从这样的系统输出所需的数据通常是电场强度表示为伏特每米作为频率的函数。从严格应用天线因子的角度来看，将天线因子作为“查找表”存储在计算机核心存储器中似乎是一个容易的测试;然而，正如我们将要看到的，它可能并不一定是最具成本效益或对计算机内存的最佳利用。

天线因子计算

天线系数A_F用于EMC/EMI测试，将接收电压V_R为辐射场强E_D．根据测试的类型，天线可能包括以下因素:

虽然上述因素都是非常真实的接收信号损失，但它们可以单独和独立地处理。它们可以通过计算、测量或从已出版的图表中获得。如果上述任何一个因素包含在天线因素中，应说明，以避免误解。

让我们假设这样一个条件:天线的设计使上述五个因素可以忽略不计，即天线输出/电缆/接收器匹配良好，低损耗电缆短，无前置放大器增益，低驻波比。

根据无线电工程师手册，额定功率密度为:

地点:
P_O=功率密度
P_R=接收功率
一个_R有效面积天线

然而,

地点:
G =天线增益(数字)
λ =波长

结合公式1和2:

无线电工程师手册中说:

E_O=场强
Z_O=辐射介质阻抗
(120 π为自由空间)

接收器的电源是

地点:
V_r=接收端的电压
Z_r=接收机输入阻抗

将表达式替换为P_O和P_R将式4和式5分别代入式3得到:

重新安排方面

转换为分贝:

根据定义，场强与接收电压的比值(单位为dB)为天线因子A_F．因此,

式10是天线因子与源阻抗、负载阻抗、天线增益的函数的一般形式。

天线因子的许多实际应用都是在“自由空间”环境中。一般来说，对于外部使用的定向天线和没有低掠角的天线来说，这是bob足球客户端下载正确的。

当考虑地效应时，源阻抗Z_o必须修改。

对于空闲空间(377欧姆)和50欧姆接收系统，我们有以dB为单位的阻抗比:

4π以分贝表示为:

将式11和式12的表达式代入式10，有

公式14是更有用的天线因子形式，它是天线增益和波长的函数。

许多EMC工程师更喜欢使用频率而不是波长，因为测量仪器是按频率校准的。

在哪里
传播速度

把方程15的结果代入方程14

公式17是理想天线的天线因子作为天线增益和频率的函数的简化形式。

计算机处理的应用
如果您想从实时数据收集系统中计算和显示场强，那么在计算机中有天线因子值用于场强计算是很重要的。由于系统中的接收器是由计算机控制的，所以频率总是已知的。如果我们检查公式17，我们看到，如果接收天线被设计成在感兴趣的带宽上有一个恒定的增益，唯一的变量将是频率。因此，通过利用恒定增益天线，不需要查找表，计算机只需添加三个附加项来计算场强。结果是几乎不使用计算机核心，计算很简单。

其他资源:

天线因子和增益计算