Straling is een term die de intensiteit beschrijft van de elektromagnetische golven die door een antenne worden uitgezonden of ontvangen. In elke antenne-illustratie wordt het diagram dat de stralingskarakteristieken van de antenne weergeeft, het stralingspatroon genoemd. Door het stralingspatroon te observeren, kan men intuïtief de functionaliteit en de richtingsgevoeligheid van de antenne begrijpen. Het door de antenne uitgestraalde vermogen beïnvloedt zowel het nabije als het verre veld.
Grafisch kan straling worden uitgedrukt als een functie van de hoekpositie en de radiale afstand van de antenne. Deze wiskundige functie beschrijft de stralingskarakteristieken van de antenne, die doorgaans worden weergegeven door het elektrische veld E(θ,ϕ) en het magnetische veld H(θ,ϕ) in sferische coördinaten.
Stralingspatroon
De energie die door een antenne wordt uitgestraald, wordt gekenmerkt door het stralingspatroon. Een stralingspatroon is een grafische weergave van hoe de uitgestraalde energie in de ruimte verdeeld is als functie van de richting. Laten we nu eens kijken naar de typische patronen van energie-uitstraling.
De afbeelding hierboven toont het stralingspatroon van een dipoolantenne. De uitgestraalde energie wordt weergegeven door het patroon dat langs specifieke richtingen is uitgezet, waarbij pijlen de stralingsrichting aangeven. Stralingspatronen kunnen worden onderverdeeld in veldpatronen en vermogenspatronen.
•Het veldpatroon is een functie van de elektrische en magnetische velden en wordt doorgaans op een logaritmische schaal weergegeven.
•Het vermogenspatroon is een functie van het kwadraat van de grootte van het elektrische en magnetische veld en wordt doorgaans uitgezet op een logaritmische schaal, d.w.z. in dB.
3D-stralingspatroon
Een 3D-stralingspatroon is een driedimensionale grafiek getekend in sferische coördinaten (r,θ,ϕ), met de oorsprong in het middelpunt van het coördinatensysteem. Het ziet eruit zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
De afbeelding toont een 3D-stralingspatroon van een omnidirectionele antenne, waarbij de drie coördinaatassen (x, y, z) duidelijk zijn weergegeven.
2D-stralingspatroon
Een 2D-stralingspatroon kan worden verkregen door het 3D-patroon op te splitsen in een horizontaal en een verticaal vlak. De twee resulterende patronen worden respectievelijk het horizontale vlakpatroon en het verticale vlakpatroon genoemd.
Zoals hierboven vermeld, toont de afbeelding het stralingspatroon van een omnidirectionele antenne in het H-vlak en het V-vlak. Het H-vlak vertegenwoordigt het horizontale patroon, terwijl het V-vlak het verticale patroon vertegenwoordigt.
Lobvorming
Bij de weergave van stralingspatronen worden vaak verschillende vormen aangetroffen, die de belangrijkste en minder belangrijke stralingsgebieden aangeven. Deze gebieden helpen bij het evalueren van de stralingsefficiëntie van de antenne. Raadpleeg voor een beter begrip de onderstaande afbeelding, die het stralingspatroon van een dipoolantenne illustreert.
Een stralingspatroon bestaat doorgaans uit een hoofdlob, zijlobben en een achterlob.
•Het grootste deel van het uitgestraalde veld, dat een groot gebied beslaat, wordt de hoofdlob of hoofdbundel genoemd. Hier is de maximale uitgestraalde energie geconcentreerd en de richting ervan geeft de directiviteit van de antenne aan.
•De andere delen van het stralingspatroon die zich lateraal verspreiden, worden zijlobben of kleine lobben genoemd. Dit zijn gebieden waar energie verloren gaat.
•Daarnaast is er een lob die precies tegenover de hoofdlob is georiënteerd, de zogenaamde achterlob, die ook een soort zijlob is. Ook hier gaat een aanzienlijke hoeveelheid energie verloren.
Voorbeeld
Als een antenne in een radarsysteem zijlobben genereert, wordt het volgen van doelen extreem moeilijk. Dit komt doordat deze zijlobben valse doelen introduceren. Het onderscheiden van echte doelen van valse doelen is zeer lastig. Om de prestaties te verbeteren en energie te besparen, moeten deze zijlobben daarom worden onderdrukt of geëlimineerd.
Corrigerende maatregel
De op deze manier verloren uitgestraalde energie moet benut worden. Als deze nevenlobben geëlimineerd kunnen worden en die energie in één richting – namelijk naar de hoofdlob – kan worden geleid, neemt de richtingsgevoeligheid van de antenne toe, waardoor de prestaties verbeteren.
Soorten stralingspatronen
Veelvoorkomende soorten stralingspatronen zijn onder andere:
•Omnidirectioneel patroon (ook wel niet-directioneel patroon genoemd): Dit patroon verschijnt in een 3D-weergave meestal als een donutvorm, terwijl het in een 2D-weergave een figuur-achtpatroon vormt.
•Potloodstraalpatroon: De straal vertoont een scherpe, gerichte potloodachtige vorm.
•Waaiervormig lichtpatroon: De lichtbundel neemt een waaiervormig patroon aan.
•Gevormd straalpatroon: Een niet-uniforme straal zonder regelmatig patroon wordt een gevormd straalpatroon genoemd.
Het referentiepunt voor al deze soorten straling is isotrope straling. Hoewel isotrope straling fysiek niet realiseerbaar is, blijft het een belangrijk referentiepunt.
Ga voor meer informatie over antennes naar:
Geplaatst op: 10 april 2026
