Trong bối cảnh rộng hơn của Khái niệm Ăng-ten (Antenna Concepts), Độ rộng chùm (Beamwidth) là một phép đo vật lý quan trọng được sử dụng để mô tả tính tập trung và khả năng định hướng của tín hiệu RF được bức xạ từ ăng-ten.
1. Định nghĩa và Cơ chế Đo lường
Bản chất: Độ rộng chùm là phép đo tính tập trung (focus) của tín hiệu ăng-ten.
Đo lường: Độ rộng chùm được đo bằng độ (degrees).
Điểm công suất giảm một nửa: Độ rộng chùm được xác định là khoảng cách giữa hai điểm công suất giảm đi một nửa (half-power points).
Điểm –3 dB: Các điểm công suất giảm một nửa này còn được gọi là điểm –3 dB.
Phép đo này được thực hiện theo cả hai chiều: Chiều rộng chùm ngang (horizontal beamwidth) và Chiều rộng chùm dọc (vertical beamwidth).
Việc đo Độ rộng chùm được thực hiện bằng cách xác định điểm tín hiệu ăng-ten mạnh nhất (peak signal) trên biểu đồ cực, sau đó di chuyển ra xa điểm cực đại đó đến khi công suất giảm đi 3 dB. Khoảng cách góc (tính bằng độ) giữa hai điểm –3 dB trên biểu đồ chính là độ rộng chùm,.
2. Mối quan hệ với Độ lợi và Kiểu bức xạ
Độ rộng chùm có mối quan hệ trực tiếp với độ lợi (gain) của ăng-ten và kiểu bức xạ của nó:
Sự tập trung: Độ rộng chùm càng hẹp (số độ nhỏ), tín hiệu càng được tập trung (focus) cao.
Độ lợi (Gain): Việc tập trung năng lượng RF (tạo ra độ lợi thụ động) dẫn đến việc tăng cường độ tín hiệu theo một hướng cụ thể,.
Ăng-ten Đa hướng (Omnidirectional):
Ăng-ten đa hướng luôn có chiều rộng chùm ngang là 360 độ,.
Tuy nhiên, chiều rộng chùm dọc (vertical beamwidth) có thể thay đổi từ 7 đến 80 độ,.
Khi độ lợi của ăng-ten đa hướng tăng lên, độ phủ sóng theo chiều dọc giảm trong khi công suất theo chiều ngang tăng lên (360 độ),.
Ăng-ten Định hướng:
Ăng-ten Bán định hướng (như Patch, Panel) có độ rộng chùm ngang từ 30 đến 180 độ.
Ăng-ten Định hướng Cao (như Parabolic Dish, Grid) tạo ra chùm tia hẹp và tập trung nhất, với độ rộng chùm rất nhỏ (ví dụ: Parabolic Dish có thể từ 4 đến 25 độ ngang),.
Độ rộng chùm hẹp (định hướng cao) đồng nghĩa với độ lợi cao.
3. Tác động của Độ rộng chùm
Mục tiêu Thiết kế: Độ rộng chùm là yếu tố quyết định khi lựa chọn ăng-ten. Người dùng phải quyết định mức độ tập trung mong muốn trước khi mua ăng-ten.
Thùy bên (Side Lobes): Mặc dù phần lớn tín hiệu RF được tập trung trong độ rộng chùm chính, một lượng đáng kể tín hiệu vẫn có thể bức xạ từ các thùy bên (side lobes) hoặc thùy sau của ăng-ten. Điều này có thể gây ra tín hiệu yếu nhưng vẫn đáng kể.
Sự tập trung và Khoảng cách: Khi sử dụng ăng-ten định hướng cao cho liên kết tầm xa (long-distance link), ngay cả một sự dịch chuyển nhỏ của ăng-ten do gió (wind load) cũng có thể khiến chùm tia RF lệch khỏi ăng-ten thu, làm gián đoạn liên lạc.
Như vậy, Độ rộng chùm hoạt động như một bộ phận điều chỉnh, xác định khu vực ăng-ten phát hoặc thu hiệu quả nhất, và là một phép đo quan trọng để cân bằng giữa vùng phủ sóng và độ lợi mong muốn,.