
【電】 antenna aperture code
antenna; antennae
【化】 antenna
【醫】 antenna
aperture; bore; foramen; hole; os; ostium; vulva
【化】 hole; opening
【醫】 apertura; aperturae; aperture; bore; coel-; foramen; foramina; hiatus
mesh; opening; pore; Pori; porosity; porus; trema
acreage; area; proportion
【計】 A
在電磁場與天線工程領域,"天線孔面積"(Antenna Aperture Area)指天線有效接收或發射電磁波能量的等效平面區域,其物理意義可類比為光學系統的集光孔徑。該參數是評估天線能量收集能力的關鍵指标。
根據IEEE标準145-1993定義,有效孔徑面積(Ae)與天線增益(G)存在以下關系式: $$ A_e = frac{Glambda}{4pi} $$ 其中λ為工作波長。該公式表明孔徑面積與增益呈正相關,與波長的平方成正比。
實際工程應用中,孔徑面積的計算需考慮以下三要素:
該參數在衛星通信系統設計中尤為重要,例如國際電信聯盟(ITU)建議的VSAT站設計手冊明确指出,孔徑面積直接影響鍊路預算中的有效全向輻射功率(EIRP)計算。美國宇航局(NASA)深空網絡采用的卡塞格倫天線,其35米孔徑可實現0.01°波束寬度,滿足星際通信需求。
經典教材《天線理論與設計》(第3版)第5章通過邊界條件分析證明,孔徑面積積分表達式可表示為: $$ A_e = iint_S mathbf{E} cdot mathbf{E}^* , dS $$ 該積分式揭示了電磁場分布與有效孔徑的數學本質關系。
天線孔面積(Antenna Aperture)是描述天線接收或輻射電磁波能力的重要參數,以下從多個維度進行解釋:
基本定義
天線孔面積(又稱有效孔徑面積)指天線在均勻平面電磁波中,接收到的功率與入射波的功率密度之比,單位為平方米(m²)。其本質反映了天線“捕獲”電磁波能量的有效面積。
物理孔徑與有效面積的區别
孔徑效率公式
有效面積($A_{text{eff}}$)與物理面積($A_p$)的比值稱為孔徑效率($epsilon_A$):
$$
epsilonA = frac{A{text{eff}}}{A_p}
$$
該值越接近1,表示天線設計越高效。
應用意義
在通信系統中,有效孔徑面積直接影響信號接收強度。例如,衛星天線的有效面積越大,可接收的微弱信號越強,但實際性能還需考慮材料損耗、波束指向等因素。
補充公式
對于理想偶極子天線,有效面積與波長($lambda$)相關:
$$
A_{text{eff}} = frac{lambda}{4pi}
$$
這表明不同頻段的天線尺寸需適配波長。
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