
【电】 antenna aperture code
antenna; antennae
【化】 antenna
【医】 antenna
aperture; bore; foramen; hole; os; ostium; vulva
【化】 hole; opening
【医】 apertura; aperturae; aperture; bore; coel-; foramen; foramina; hiatus
mesh; opening; pore; Pori; porosity; porus; trema
acreage; area; proportion
【计】 A
在电磁场与天线工程领域,"天线孔面积"(Antenna Aperture Area)指天线有效接收或发射电磁波能量的等效平面区域,其物理意义可类比为光学系统的集光孔径。该参数是评估天线能量收集能力的关键指标。
根据IEEE标准145-1993定义,有效孔径面积(Ae)与天线增益(G)存在以下关系式: $$ A_e = frac{Glambda}{4pi} $$ 其中λ为工作波长。该公式表明孔径面积与增益呈正相关,与波长的平方成正比。
实际工程应用中,孔径面积的计算需考虑以下三要素:
该参数在卫星通信系统设计中尤为重要,例如国际电信联盟(ITU)建议的VSAT站设计手册明确指出,孔径面积直接影响链路预算中的有效全向辐射功率(EIRP)计算。美国宇航局(NASA)深空网络采用的卡塞格伦天线,其35米孔径可实现0.01°波束宽度,满足星际通信需求。
经典教材《天线理论与设计》(第3版)第5章通过边界条件分析证明,孔径面积积分表达式可表示为: $$ A_e = iint_S mathbf{E} cdot mathbf{E}^* , dS $$ 该积分式揭示了电磁场分布与有效孔径的数学本质关系。
天线孔面积(Antenna Aperture)是描述天线接收或辐射电磁波能力的重要参数,以下从多个维度进行解释:
基本定义
天线孔面积(又称有效孔径面积)指天线在均匀平面电磁波中,接收到的功率与入射波的功率密度之比,单位为平方米(m²)。其本质反映了天线“捕获”电磁波能量的有效面积。
物理孔径与有效面积的区别
孔径效率公式
有效面积($A_{text{eff}}$)与物理面积($A_p$)的比值称为孔径效率($epsilon_A$):
$$
epsilonA = frac{A{text{eff}}}{A_p}
$$
该值越接近1,表示天线设计越高效。
应用意义
在通信系统中,有效孔径面积直接影响信号接收强度。例如,卫星天线的有效面积越大,可接收的微弱信号越强,但实际性能还需考虑材料损耗、波束指向等因素。
补充公式
对于理想偶极子天线,有效面积与波长($lambda$)相关:
$$
A_{text{eff}} = frac{lambda}{4pi}
$$
这表明不同频段的天线尺寸需适配波长。
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