Wydajność anteny jest związana z mocą dostarczaną do anteny i mocą emitowaną przez antenę. Wysoce wydajna antena będzie emitować większość energii dostarczanej do anteny. Nieefektywna antena pochłania większość mocy traconej w antenie. Nieefektywna antena może również mieć dużo energii odbitej na zewnątrz z powodu niedopasowania impedancji. Zmniejsz moc emitowaną nieefektywnej anteny w porównaniu do bardziej wydajnej anteny.
[Uwaga: Impedancja anteny jest omawiana w późniejszym rozdziale. Niedopasowanie impedancji to odbita moc z anteny, ponieważ impedancja ma nieprawidłową wartość. Dlatego nazywa się to niedopasowaniem impedancji.]
Rodzaj strat w antenie to strata przewodzenia. Straty przewodzenia są spowodowane skończoną przewodnością anteny. Innym mechanizmem strat jest strata dielektryczna. Straty dielektryczne w antenie są spowodowane przewodnictwem w materiale dielektrycznym. Materiał izolacyjny może być obecny wewnątrz lub wokół anteny.
Stosunek sprawności anteny do mocy promieniowanej można zapisać jako moc wejściową anteny. Jest to równanie [1]. Znane również jako sprawność promieniowania, sprawność anteny.
[Równanie 1]
Sprawność to stosunek. Ten stosunek jest zawsze wielkością pomiędzy 0 i 1. Sprawność jest często podawana w punktach procentowych. Na przykład, sprawność 0,5 jest do 50% taka sama. Sprawność anteny jest często podawana w decybelach (dB). Sprawność 0,1 równa się 10%. Jest to również równe -10 decybelom (-10 decybeli). Sprawność 0,5 równa się 50%. Jest to również równe -3 decybelom (dB).
Pierwsze równanie jest czasami nazywane wydajnością promieniowania anteny. To odróżnia je od innego powszechnie używanego terminu zwanego całkowitą wydajnością anteny. Całkowita efektywna wydajność Wydajność promieniowania anteny pomnożona przez stratę niedopasowania impedancji anteny. Straty niedopasowania impedancji występują, gdy antena jest fizycznie podłączona do linii transmisyjnej lub odbiornika. Można to podsumować wzorem [2].
[Równanie 2]
wzór [2]
Strata z powodu niedopasowania impedancji jest zawsze liczbą pomiędzy 0 a 1. Dlatego ogólna wydajność anteny jest zawsze mniejsza niż wydajność promieniowania. Aby to powtórzyć, jeśli nie ma strat, wydajność promieniowania jest równa całkowitej wydajności anteny z powodu niedopasowania impedancji.
Poprawa wydajności jest jednym z najważniejszych parametrów anteny. Może być bardzo bliska 100% w przypadku anteny satelitarnej, anteny tubowej lub dipola półfalowego bez żadnego materiału stratnego wokół niej. Anteny telefonów komórkowych lub anteny elektroniki użytkowej mają zazwyczaj wydajność 20%-70%. Jest to równoważne -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Często z powodu utraty elektroniki i materiałów otaczających antenę. Mają one tendencję do pochłaniania części mocy promieniowanej. Energia jest przekształcana w energię cieplną i nie ma promieniowania. To zmniejsza wydajność anteny. Anteny radia samochodowego mogą działać na częstotliwościach radiowych AM ze sprawnością anteny 0,01. [To jest 1% lub -20 dB.] Ta nieefektywność wynika z tego, że antena jest mniejsza niż połowa długości fali przy częstotliwości roboczej. To znacznie zmniejsza wydajność anteny. Łącza bezprzewodowe są utrzymywane, ponieważ wieże nadawcze AM wykorzystują bardzo dużą moc nadawczą.
Straty niedopasowania impedancji są omówione w sekcjach Wykres Smitha i Dopasowanie impedancji. Dopasowanie impedancji może znacznie poprawić wydajność anteny.
Zysk anteny
Długoterminowy zysk anteny opisuje, ile mocy jest przesyłane w kierunku szczytowego promieniowania, w stosunku do źródła izotropowego. Zysk anteny jest częściej podawany w arkuszu specyfikacji anteny. Zysk anteny jest ważny, ponieważ uwzględnia rzeczywiste straty, które występują.
Antena o wzmocnieniu 3 dB oznacza, że moc odbierana z anteny jest o 3 dB dużo wyższa niż moc odbierana z bezstratnej anteny izotropowej o tej samej mocy wejściowej. 3 dB odpowiada dwukrotności mocy zasilania.
Zysk anteny jest czasami omawiany jako funkcja kierunku lub kąta. Jednakże, gdy pojedyncza liczba określa zysk, to liczba ta jest szczytowym zyskiem dla wszystkich kierunków. „G” zysku anteny można porównać z kierunkowością „D” typu futurystycznego.
[Równanie 3]
Zysk prawdziwej anteny, który może być tak wysoki jak bardzo duża antena satelitarna, wynosi 50 dB. Kierunkowość może być tak niska jak 1,76 dB jak w prawdziwej antenie (takiej jak krótka antena dipolowa). Kierunkowość nigdy nie może być mniejsza niż 0 dB. Jednak szczytowy zysk anteny może być dowolnie mały. Jest to spowodowane stratami lub nieefektywnością. Elektrycznie małe anteny to stosunkowo małe anteny, które działają na długości fali częstotliwości, na której działa antena. Małe anteny mogą być bardzo nieefektywne. Zysk anteny jest często poniżej -10 dB, nawet gdy nie bierze się pod uwagę niedopasowania impedancji.
Czas publikacji: 16-11-2023
