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Calculateur de largeur de faisceau et de gain de l'antenne

Calculez la largeur de faisceau de 3 dB de l'antenne à partir du gain, de l'efficacité de l'ouverture et de la fréquence des antennes à ouverture

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Formule

θ_3dB ≈ 70λ/D (degrees), G = η_a × (πD/λ)²

θ_3dB— 3 dB half-power beamwidth (°)
λ— Wavelength (m)
D— Aperture diameter (m)
η_a— Aperture efficiency
G— Gain (dBi)

Comment ça marche

La largeur de faisceau de 3 dB est un paramètre critique dans la conception des antennes qui décrit la largeur angulaire du lobe de rayonnement principal où la puissance chute à la moitié de sa valeur maximale. Pour une antenne à réflecteur parabolique, ce paramètre est fondamentalement lié au diamètre physique de l'antenne et à sa longueur d'onde de fonctionnement. La relation suit la résolution limitée par diffraction, qui est dérivée des principes de l'optique de Fourier et de la propagation des ondes. À mesure que le diamètre de l'antenne augmente par rapport à la longueur d'onde, la largeur du faisceau se rétrécit, ce qui permet une transmission et une réception directionnelles plus précises. La représentation mathématique θ_3dB = 70*λ/D capture la relation inverse entre la taille de l'antenne et la résolution angulaire, où λ représente la longueur d'onde et D représente le diamètre d'ouverture physique de l'antenne.

Exemple Résolu

Prenons l'exemple d'une antenne de communication par satellite en bande X d'un diamètre de 2,4 mètres, fonctionnant à 10 GHz. Tout d'abord, calculez la longueur d'onde : λ = c/f = 3 × 10^8/(10 × 10^9) = 0,03 mètre. En appliquant la formule θ_3dB = 70*λ/D : θ_3dB = 70 * (0,03/2,4) = 0,875 degrés. L'antenne émettra un faisceau très étroit et précis adapté aux communications par satellite focalisées, avec une directivité élevée et un minimum d'interférences dans les lobes latéraux.

Conseils Pratiques

  • ✓Vérifiez toujours que la longueur d'onde et le diamètre sont dans les unités correspondantes
  • ✓Tenez compte de la rugosité de surface et des tolérances de fabrication
  • ✓Utiliser des outils électromagnétiques de calcul pour valider les calculs théoriques

Erreurs Fréquentes

  • ✗Oublier de convertir la longueur d'onde et le diamètre en unités cohérentes
  • ✗Négliger la précision de surface, ce qui peut dégrader les performances réelles du faisceau
  • ✗En supposant que la formule fonctionne de la même manière pour tous les types d'antennes

Foire Aux Questions

La formule est la plus précise pour les antennes à réflecteur parabolique présentant une bonne précision de surface. D'autres géométries d'antenne peuvent nécessiter des méthodes de calcul différentes.
Des fréquences plus élevées se traduisent par des largeurs de faisceau plus étroites pour un diamètre d'antenne donné, ce qui améliore la résolution directionnelle.
Le gain dépend de l'efficacité de l'ouverture, du diamètre et de la longueur d'onde. Des diamètres plus grands et des fréquences plus élevées augmentent généralement le gain.
La formule fournit une limite théorique. Les performances réelles peuvent varier en fonction de la conception de l'alimentation, de la précision de la surface et des tolérances de fabrication.
Les réseaux phasés ont différents mécanismes de direction du faisceau. Cette formule est particulièrement applicable aux antennes à réflecteur parabolique.

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