
【電】 effective length of receiving an-tenna
接收天線有效長度(Effective Length of Receiving Antenna)是電磁學與天線工程中的核心參數,用于量化天線在電磁波入射方向上的等效接收能力。其定義為:當天線處于開路狀态時,沿電磁波極化方向的天線兩端感應電壓與入射電場強度的比值,單位為米(m)。該參數反映了天線将電磁波能量轉換為端口電壓的效率。
從物理意義分析,有效長度表征了天線的空間場強響應特性。當天線結構為對稱振子時,其有效長度可近似表示為: $$ L_{eff} = frac{lambda}{pi} cdot frac{sin(beta l/2)}{beta l/2} $$ 其中$lambda$為波長,$beta$為相位常數,$l$為振子實際長度。此公式源自經典天線理論著作《Antenna Theory: Analysis and Design》(Balanis, 2016)。
工程應用中需注意三個關鍵影響因素:
國際電氣電子工程師協會(IEEE)在标準文件IEEE Std 145-2013中明确規定,有效長度測量需在标準測試場中使用歸一化場強進行校準。該參數對衛星通信系統鍊路預算、雷達接收靈敏度計算等工程實踐具有指導價值。
接收天線有效長度是描述天線接收電磁波能力的關鍵參數,其核心定義和計算邏輯如下:
接收天線有效長度指:将實際接收天線等效為一個假想的線天線,該假想天線沿線電流分布均勻,且在最大接收方向上産生的開路電壓與實際天線相同。此時假想天線的長度即為有效長度。這一概念通過等效方式将複雜的天線電流分布簡化為便于分析的理想模型。
電壓關聯性:有效長度直接關聯入射電場強度與天線輸出端開路電壓,滿足關系式
$$V{oc} = E cdot l{eff}$$
其中$E$為入射電場強度,$l_{eff}$為有效長度。
方向性表征:該參數特别針對天線在最大接收方向上的性能進行量化,反映天線對特定方向電磁波的敏感度。
在衛星通信接收系統中,通過優化有效長度可提升弱信號接收能力。例如抛物面天線的饋源設計會重點考慮有效長度與焦距的匹配關系。
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