KWALIFIKACJA INF8 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 28.
Szerokość wiązki głównej (podwojony kąt połowy mocy) dla anteny, której przekrój charakterystyki promieniowania jest przedstawiony na rysunku, wynosi
Ilustracja przedstawia wykres charakterystyki promieniowania anteny w układzie biegunowym.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Szerokość wiązki głównej (HPBW) to podwojony kąt połowy mocy, czyli odległość kątowa między punktami, gdzie charakterystyka spada do -3 dB (50% mocy). Z wykresu przecięcie z okręgiem 3 dB wypada ok. 35° od osi, więc HPBW ≈ 2 × 35° = 70°.

Pełne wyjaśnienie:

Szerokość wiązki głównej anteny najczęściej podaje się jako HPBW (Half Power Beamwidth), czyli podwojony kąt połowy mocy. "Połowa mocy" oznacza poziom, przy którym moc promieniowana w danym kierunku spada do 50% wartości maksymalnej.

W praktyce na wykresach anten używa się skali w decybelach. Spadek o -3 dB odpowiada właśnie około połowie mocy (bo 10-3/10 ≈ 0,5). Dlatego do wyznaczania HPBW szuka się na wykresie punktów, w których krzywa charakterystyki przecina okrąg odpowiadający 3 dB spadku względem maksimum.

Na wykresie biegunowym:

  • kierunek jest osią wiązki głównej (maksimum, 0 dB),
  • okręgi koncentryczne opisują spadek poziomu (m.in. 1 dB, 3 dB, 5 dB…),
  • siatka kątowa ma podziałkę pomocniczą, więc często trzeba wykonać interpolację, a nie tylko "trafić" w wartości 30°/60°/90°.

W tym zadaniu przecięcie krzywej z okręgiem -3 dB wypada pomiędzy 30° a 40°, wizualnie około 35°. To jest kąt połowy mocy (od osi do punktu -3 dB). Szerokość wiązki głównej to wartość między dwoma symetrycznymi punktami po obu stronach osi, więc:

HPBW ≈ 2 × 35° = 70°.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • 60° zwykle wynika z zaokrąglenia do głównej podziałki (np. 30° jako połowa mocy i podwojenie), czyli z pominięcia odczytu między 30° a 40°.
  • 40° to typowy błąd polegający na potraktowaniu kąta połowy mocy jako pełnej szerokości wiązki (brak podwojenia).
  • 90° jest zbyt duże i często bierze się z odczytu z niewłaściwego poziomu (inny okrąg dB) albo z intuicyjnego wyboru "dużej, okrągłej" wartości bez analizy -3 dB.

Na egzaminie warto zapamiętać: -3 dB = połowa mocy oraz HPBW = 2 × kąt do -3 dB od osi.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Szerokość wiązki głównej (HPBW) to kąt między dwoma kierunkami, w których promieniowanie spada do poziomu -3 dB względem maksimum. W praktyce jest to 2 × kąt połowy mocy od osi wiązki. Parametr mówi, jak "wąsko" antena skupia energię.
Poziom -3 dB odpowiada ok. 50% mocy w stosunku do maksimum (10-3/10 ≈ 0,5). To wygodny, standardowy próg porównawczy. Dzięki temu szerokość wiązki można jednoznacznie odczytywać z różnych wykresów i kart katalogowych anten.
Najpierw znajdź oś maksimum (zwykle 0° i 0 dB). Potem odszukaj okrąg odpowiadający spadkowi 3 dB i zobacz, gdzie krzywa charakterystyki go przecina. Kąt od osi do tego punktu to kąt połowy mocy. Często trzeba interpolować między 10-stopniowymi liniami siatki.
HPBW to podwojony kąt połowy mocy, bo liczy się szerokość między dwoma punktami po obu stronach osi. Jeśli kąt połowy mocy wynosi 35°, to HPBW = 2 × 35° = 70°. To proste przeliczenie, ale jest najczęstszym miejscem pomyłek.
Nie. Kąt połowy mocy jest mierzony od osi wiązki do jednego punktu -3 dB. Szerokość wiązki (HPBW) to kąt między dwoma punktami -3 dB po obu stronach maksimum, czyli zwykle 2 × kąt połowy mocy (dla charakterystyk symetrycznych).
Najczęstsze błędy to: brak podwojenia kąta (mylenie HPBW z kątem połowy mocy), odczyt z niewłaściwego okręgu tłumienia (np. 1 dB zamiast 3 dB) oraz zaokrąglanie do głównych wartości siatki (30°/60°/90°) bez interpolacji. Warto zawsze sprawdzić, gdzie dokładnie jest przecięcie z -3 dB.
HPBW jest ważna przy ustawianiu anten kierunkowych w łączach punkt–punkt, bo mówi, jak precyzyjnie trzeba trafić w kierunek drugiej strony. Jest też istotna przy doborze anten do pokrycia obszaru (np. sektorowych), gdzie szersza wiązka daje większy "zasięg kątowy", ale mniejsze skupienie energii.
Zwykle węższa wiązka (mniejsza HPBW) oznacza większą kierunkowość i często większy zysk w osi głównej, bo energia jest bardziej skoncentrowana. Szersza wiązka ułatwia pokrycie większego sektora i jest bardziej tolerancyjna na błędy ustawienia, ale daje mniejsze skupienie energii w jednym kierunku.
Na typowym wykresie biegunowym widać przecięcie krzywej z poziomem -3 dB po obu stronach osi maksimum, ale często wystarczy odczytać jeden kąt (po jednej stronie) i go podwoić, jeśli charakterystyka jest symetryczna. Gdy charakterystyka jest niesymetryczna, HPBW wyznacza się jako różnicę kątów tych dwóch przecięć.
Na wielu wykresach biegunowych okręgi koncentryczne są opisane wartościami spadku w dB (np. 1, 3, 5, 7, 10…). Poziom 0 dB jest na zewnętrznej krawędzi (maksimum), a okrąg 3 dB jest zwykle drugim od zewnątrz. Zawsze warto upewnić się, że czytasz właściwe oznaczenie skali.
info

Statystycznie 51% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Eksperci podkreślają: "Szerokość wiązki głównej (HPBW) to podwojony kąt połowy mocy, czyli odległość kątowa między punktami, gdzie charakterystyka spada do -3 dB (50% mocy)."

Źródła:

  • Constantine A. Balanis, "Antenna Theory: Analysis and Design", 4th edition, Wiley, rozdziały dotyczące parametrów wiązki i definicji Half-Power Beamwidth (HPBW).
  • John D. Kraus, Ronald J. Marhefka, "Antennas", 3rd edition, McGraw-Hill, sekcje opisujące charakterystyki promieniowania i szerokość wiązki przy -3 dB.
  • Wikipedia: "Half-power beamwidth" https://en.wikipedia.org/wiki/Half-power_beamwidth (dostęp: 28.02.2026)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z podstaw anten i propagacji fal radiowych (rozdziały o charakterystykach promieniowania)
  • Notatki z kursu: skala dB, interpretacja -3 dB i relacja mocy do amplitudy
  • Zadania ćwiczeniowe z odczytu parametrów anten z wykresów biegunowych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego