From 4cb0e1a1e2868af9d543abafc10902ef17c7bb38 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "Y.D.X." <73375426+YDX-2147483647@users.noreply.github.com> Date: Wed, 11 Sep 2024 10:47:10 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?[course]=20=E5=90=84=E5=90=91=E5=90=8C=E6=80=A7?= =?UTF-8?q?=E6=97=A0=E8=80=97=E5=A4=A9=E7=BA=BF?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- .../intelligent-multi-source-sensing.md | 24 ++++++++++++++++++- 1 file changed, 23 insertions(+), 1 deletion(-) diff --git a/docs/course/intelligent-multi-source-sensing.md b/docs/course/intelligent-multi-source-sensing.md index ebaf15b..bdc616a 100644 --- a/docs/course/intelligent-multi-source-sensing.md +++ b/docs/course/intelligent-multi-source-sensing.md @@ -160,7 +160,7 @@ $$ ### 雷达方程 -> :material-clock-edit-outline: 2023年9月12日。 +> :material-clock-edit-outline: 2023年9月12日,2024年9月10–11日。 信号: @@ -176,6 +176,28 @@ $$ 另外还有损耗 $L$。 +> :material-eye-arrow-right: [Avijit, electromagnetism - Effective aperture of isotropic antenna - Physics Stack Exchange](https://physics.stackexchange.com/q/86160). +> +> :material-eye-arrow-right: [Derivation of antenna aperture from thermodynamic considerations - Wikipedia](https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Aperture_(antenna)&oldid=1230824548#Derivation_of_antenna_aperture_from_thermodynamic_considerations). +> +> :material-eye-arrow-right: [10.13: Effective Aperture - Physics LibreTexts](https://phys.libretexts.org/Bookshelves/Electricity_and_Magnetism/Electromagnetics_II_(Ellingson)/10%3A_Antennas/10.13%3A_Effective_Aperture) +> +> :material-eye-arrow-right: [Glenn Schulz W9IQ, math - Why is antenna aperture a function of wavelength? - Amateur Radio Stack Exchange](https://ham.stackexchange.com/a/7688). + +天线面积 $A$ 很直观,当初 [Friis](https://en.wikipedia.org/wiki/Friis_transmission_equation) 很常用;但它其实是“有效”面积 $A_\text{effect}$,现代更倾向于按**增益** $G$ 分析,与各向同性无耗天线比较——增益反映定向性和损耗。 + +各向同性天线是什么模型呢?天线面积越大,能流越集中于法向;反过来,各向同性天线其实就是点源。各向同性无耗天线的增益按定义是一,不过这代表的具体能流密度、天线有效面积需要计算。发射、接收是两个物理过程,对应两种定义,我们都分析一下。(按[互易原理](https://www.antenna-theory.com/definitions/reciprocity.php),二者总是一致。) + +- 发射过程输入功率,输出电磁波,可看作热力学过程黑体辐射。Rayleigh–Jeans公式给出能谱辐射度(spectral radiance,发射物体上单位面积向单位立体角中辐射的功率的频谱密度[^B-nu])$B = 2 k_B T / \lambda^2$,于是 $A$ 这么大的一块天线向全空间辐射的总功率谱密度是 $4\pi A B$。构造适当的热力学装置,可将它与 Johnson–Nyquist 热噪声的功率谱密度 $k_B T$ 建立联系:前者是后者的两倍(因为极化,只有一半能量有作用)。联立推出 $A = \lambda^2 / (4\pi)$。 + +- 接收过程是点源感应平面波。注意只有近场能感应到。因为各种物理量都含 $k r$ 项(其中 $k$ 是角波数,$r$ 是间距),近场的范围大致是 $1/k$。认为有效区域就是近场覆盖的圆盘,从而 $A = \pi (1/k)^2 = \lambda^2 / (4\pi)$。 + +[^B-nu]: 这里是频谱密度,即单位频率中的功率,也有按单位波长中的功率算的。 + +上面是从 $A$ 理解,其实也可从 $G$ 理解。 + +- 将一个无耗天线从各向同性改为定向,辐射功率不变,但辐射范围从全空间 $4\pi$ 压缩到了一个小波束。天线辐射出波束的平面角大致是 $\lambda / l$(其中 $l$ 是天线在这个平面内的线度),那么立体角大致就是 $\lambda^2 / A$。因此与各向同性天线相比,增益是 $G = \lambda^2 / A / (4\pi)$。 + ### Stationary Phase Approximation > :material-clock-edit-outline: 2023年9月13日。