Guadagno Antenna vs Larghezza di Fascio: Perché 44 dBi Non Definiscono il Beamwidth
Guadagno e Larghezza di Fascio Sono Correlati — Ma Non Univocamente Determinati
Un'antenna con 44 dBi di guadagno è altamente direzionale (≈ 25.000× concentrazione di potenza vs isotropa). Tuttavia, non si può calcolare la larghezza di fascio dal solo guadagno, anche assumendo un'apertura circolare. La relazione dipende da efficienza di apertura, illuminamento e progettazione dei lobi secondari.
Relazione Fondamentale (Antenne ad Apertura)
Per un'antenna ad apertura (piatto parabolico, corno, lente):
G = η (π D / λ)² e HPBW ≈ k λ / D
Combinando: HPBW ≈ k √(4π η / G)
- η = efficienza di apertura (tipicamente 0,55–0,75 per piatti).
- k = fattore di forma: 58°–70° per illuminamento uniforme; 65°–75° per taper (lobi secondari inferiori).
- G = guadagno lineare (non dB). 44 dBi = 104,4 ≈ 25.119.
Esempio di Calcolo (Piatto Parabolico, η = 0,65, k = 70°)
HPBW ≈ 70° × √(4π × 0,65 / 25119) ≈ 70° × √(0,000325) ≈ 70° × 0,018 ≈ 1,26°
Perché Questa è Solo una Stima
| Tipo di Antenna | η Tipico | k Tipico | HPBW @ 44 dBi |
|---|---|---|---|
| Piatto parabolico (fuoco primario) | 0,55–0,60 | 58°–65° | 1,1°–1,3° |
| Piatto parabolico (gregoriano/cassegrain) | 0,65–0,75 | 65°–70° | 1,2°–1,4° |
| Array a piano (planare) | 0,50–0,65 | 50°–65° | 1,1°–1,5° |
| Corno (piramidale) | 0,50–0,60 | 55°–65° | 1,1°–1,4° |
| Yagi-Uda (asta lunga) | N/A (non apertura) | N/A | ~3°–5° (piani E/H differiscono) |
Informazioni Critiche Mancanti
- Tipo di Antenna: Piatto, array, corno, Yagi, elica — ciascuno ha fisica guadagno/larghezza diversa.
- Frequenza / Lunghezza d'Onda: 44 dBi a 1 GHz → D ≈ 3,5 m. A 30 GHz → D ≈ 0,12 m. La larghezza di fascio scala con λ/D.
- Illuminamento (Taper): Taper bordo (-10 dB, -12 dB) scambia lobi secondari per fascio più ampio.
- Requisiti Lobi Secondari: Lobi secondari bassi (es. -30 dB) richiedono taper più pesante → fascio più ampio per lo stesso guadagno.
- Polarizzazione / Angolo di Scansione: Array a fasamento allargano il fascio fuori asse (perdita di scansione).
Come Ottenere la Larghezza di Fascio Reale
- Datasheet del Produttore: Diagrammi piano E / piano H, guadagno, lobi secondari, VSWR.
- Simulazione Elettromagnetica: HFSS, CST, FEKO, NEC-4/5 con geometria esatta.
- Misura Campo Lontano: Camera anecoica o campo esterno (taglio di diagramma).
Conclusione
44 dBi implica un fascio stretto (~1–5° a seconda del tipo), ma il valore esatto richiede il progetto fisico dell'antenna, la frequenza e i parametri di illuminamento. Il guadagno da solo è insufficiente.