如何理解Axial Ratio軸比

來源：CST仿真專家之路更新時(shí)間：2024-06-23 閱讀：

這個(gè)問題很多用戶問，所以解答一下。

下面我們分析一下電磁波的軸比。首先，軸比AR最普通的定義就是橢圓極化長(zhǎng)短軸的比：

定義1：AR=abs(Emajor)/abs(Eminor)

寫成dB的形式是：AR(dB)=20*log10(abs(Emajor)/abs(Eminor))

這個(gè)雖然好理解，但實(shí)際天線工程中由于無法測(cè)量長(zhǎng)短軸，所以對(duì)天線工程師來講，更容易理解和使用的是IEEE的定義式，因?yàn)闇y(cè)量AR是用的兩個(gè)電場(chǎng)分量，也就是CST幫助文檔中關(guān)于遠(yuǎn)場(chǎng)AR的：

定義2：

而很多文獻(xiàn)中用的是左右圓極化的定義式：

定義3：

所以問題來了，這三個(gè)定義等效么？

答案當(dāng)然是可以等效。下面給大家推一下后面這兩個(gè)式子，就是當(dāng)兩個(gè)正交分量是長(zhǎng)短軸時(shí)，看看是不是第一個(gè)普通AR長(zhǎng)短軸的定義式。

首先看IEEE的計(jì)算式：

由 E1=|E1|e^jα, E2=|E2|e^[j(α+90)]

得：E1^2+E2^2 = |E1| ^2*e^ jα+|E2|^2*e^[j(α+90)*2]

則有：|E1^2+E2^2|= (|E1| ^2-|E2|^2) e^jα

所以：AR= Sqrt[(|E1|^2+|E2| ^2+|E1| ^2-|E2| ^2)/(|E1| ^2+|E2| ^2-|E1| ^2+|E2| ^2)] = |E1|/|E2|

再看左右極化的AR計(jì)算式：

根據(jù)幫助:

E1-iE2 = |E1|cosα+i|E1|sinα-i|E2|cos(α+90)+|E2|sin(α+90) = |E1|cosα+i|E1|sinα-i|E2|cosα+|E2|sinα

所以： |EL|=1/sqrt(2)*sqrt[(|E1|+|E2|)^2+(|E1|+|E2|)^2]= |E1|+|E2|

同理：|ER|=1/sqrt(2)*sqrt[(|E1|-|E2|)^2+(|E1|-|E2|)^2] = |E1|-|E2|

所以： AR=|ER|+|EL|/(|ER|-|EL|)=|E1|/|E2|

看完不會(huì)腦瓜子嗡嗡的吧~ 。其實(shí)就是想說這些定義都一樣，都是對(duì)的，放心用吧。要想推導(dǎo)就需要注意E是矢量，有相位要考慮，很容易推。

下面我們看看遠(yuǎn)場(chǎng)中的AR結(jié)果。在遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)果中選中Axial Ratio便是軸比AR了。

這時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，無論選線極化還是圓極化，或者不同類型的遠(yuǎn)場(chǎng)，比如方向圖或增益圖，極化都一樣，而且都是最大值40dB, 比如下圖：

這就是AR結(jié)果的特性，40dB的地方是線性極化的意思，由于不能用無窮大表示線極化，所以限制在40dB。其實(shí)可以在屬性中改掉40dB，但是一般沒必要。其中藍(lán)色的區(qū)域就比較有意思了，越藍(lán)越接近圓極化0dB。當(dāng)然這個(gè)圖只有某個(gè)角度有可能有點(diǎn)圓極化（那個(gè)洞洞里可能有乾坤）。