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海洋智能无人系统技术:定向增益探索

时间:2023-10-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:定向天线增益是由于能量集中发向一个特定的区域并远离其他地方时产生的。定向增益的计算公式如式所示。通常,一个天线的增益用dB表示,它是相对于一个偶极子天线定向增益的参考值。偶极子天线的定向增益为2.15 dBi,其中dBi相对于一个各向同性辐射体。通过用卫星的定向增益减去指向损耗达到总的0 dBi,链路应该被设计成即使在没有姿态控制的情况下也能正常工作。

海洋智能无人系统技术:定向增益探索

天线最常见的测量就是增益。这意味着是信号增益在各方向上的最大值。一个常见的误解是,天线在某种程度上增加了信号功率,就好像是一个有源器件,天线是一个无源器件。如果一个理想的天线被封闭在一个球体,通过球体辐射的功率将等于输送到天线馈点处的功率。定向天线增益是由于能量集中发向一个特定的区域并远离其他地方时产生的。总增益在所有方向的平均值为0 dB。定向增益的计算公式如式(19.14)所示。Pant是输送到天线的功率,PR(θmax,φmax)是对任何单点辐射的最大功率。天线理论的一个重要概念是互易,其指出一个天线的接收和发射模式是完全相同的。这使得完全可以用一个辐射图表征天线的发射和接收。

另一点混淆来自增益的参考电平。通常,一个天线的增益用dB表示,它是相对于一个偶极子天线定向增益的参考值。偶极子天线的定向增益为2.15 dBi,其中dBi相对于一个各向同性辐射体。各向同性辐射体是一个在所有方向上的等功率辐射的虚构天线。因此,以dBi为单位的总增益等于以dBd为单位的增益加上2.15 dB。

在记录一个链路预算的过程中,最大增益通常被列在表格,然后从最大增益中减去指向误差损耗。辐射图通常也是以归一化最大增益的方式表示,因此,角度远离最大增益被视为损耗。地面站和卫星天线都将有一个指向损耗,因为它们并不总是以最佳的方向指向对方。确定精确的指向损耗是很难的,并且通常其中一个必须依靠使用最差的场景。(www.xing528.com)

运载火箭弹射或姿态控制系统(attitude control system,ACS)失败后,立方星将随机翻滚。在随机旋转的情况下,任何辐射图都将随着时间的推移而达到各向同性辐射模式的平均值。这对记录一个立方星的链路预算而言,是一个很有用的近似。通过用卫星的定向增益减去指向损耗达到总的0 dBi,链路应该被设计成即使在没有姿态控制的情况下也能正常工作。

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