Wydajnośćantenaodnosi się do zdolności anteny do przekształcania wejściowej energii elektrycznej w energię wypromieniowaną. W komunikacji bezprzewodowej wydajność anteny ma istotny wpływ na jakość transmisji sygnału i zużycie energii.
Sprawność anteny można wyrazić następującym wzorem:
Wydajność = (moc wypromieniowana / moc wejściowa) * 100%
Wśród nich moc wypromieniowana to energia elektromagnetyczna wypromieniowana przez antenę, a moc wejściowa to energia elektryczna wejściowa do anteny.
Na skuteczność anteny wpływa wiele czynników, w tym konstrukcja anteny, materiał, rozmiar, częstotliwość robocza itp. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa wydajność anteny, tym skuteczniej może ona przekształcić wejściową energię elektryczną w energię wypromieniowaną, tym samym poprawiając jakość transmisji sygnału i zmniejszając zużycie energii.
Dlatego też wydajność jest ważnym czynnikiem branym pod uwagę przy projektowaniu i wyborze anten, zwłaszcza w zastosowaniach wymagających transmisji na duże odległości lub mających rygorystyczne wymagania dotyczące zużycia energii.
1. Sprawność anteny
Rysunek 1
Pojęcie efektywności anteny można zdefiniować korzystając z rysunku 1.
Całkowita sprawność anteny e0 służy do obliczenia strat anteny na wejściu i wewnątrz konstrukcji anteny. Odnosząc się do rysunku 1 (b), straty te mogą wynikać z:
1. Odbicia spowodowane niedopasowaniem linii transmisyjnej do anteny;
2. Straty przewodnikowe i dielektryczne.
Całkowitą sprawność anteny można obliczyć ze wzoru:
Oznacza to, że całkowita wydajność = iloczyn wydajności niedopasowania, wydajności przewodnika i wydajności dielektrycznej.
Zwykle bardzo trudno jest obliczyć wydajność przewodnika i wydajność dielektryczną, ale można je określić eksperymentalnie. Jednak eksperymenty nie są w stanie rozróżnić tych dwóch strat, dlatego powyższy wzór można przepisać jako:
ecd to wydajność promieniowania anteny, a Γ to współczynnik odbicia.
2. Zysk i zrealizowany zysk
Inną przydatną miarą opisującą wydajność anteny jest zysk. Chociaż zysk anteny jest ściśle powiązany z kierunkowością, jest to parametr, który uwzględnia zarówno wydajność, jak i kierunkowość anteny. Kierunkowość to parametr opisujący jedynie charakterystykę kierunkową anteny, a zatem jest ona określana jedynie na podstawie charakterystyki promieniowania.
Zysk anteny w określonym kierunku definiuje się jako „4π-krotność stosunku intensywności promieniowania w tym kierunku do całkowitej mocy wejściowej”. Jeżeli nie określono żadnego kierunku, zwykle przyjmuje się wzmocnienie w kierunku maksymalnego promieniowania. Dlatego generalnie istnieje:
Ogólnie odnosi się to do wzmocnienia względnego, które definiuje się jako „stosunek wzmocnienia mocy w określonym kierunku do mocy anteny odniesienia w kierunku odniesienia”. Moc wejściowa tej anteny musi być równa. Anteną odniesienia może być antena wibracyjna, tubowa lub inna. W większości przypadków jako antenę odniesienia stosuje się bezkierunkowe źródło punktowe. Dlatego:
Zależność pomiędzy całkowitą mocą wypromieniowaną i całkowitą mocą wejściową jest następująca:
Zgodnie ze standardem IEEE „Wzmocnienie nie obejmuje strat spowodowanych niedopasowaniem impedancji (utrata odbicia) i niedopasowaniem polaryzacji (strata)”. Istnieją dwie koncepcje wzmocnienia, jedna nazywa się wzmocnieniem (G), a druga nazywa się wzmocnieniem osiągalnym (Gre), które uwzględnia straty odbicia/niedopasowania.
Zależność między wzmocnieniem a kierunkowością jest następująca:
Jeżeli antena jest idealnie dopasowana do linii przesyłowej, czyli impedancja wejściowa anteny Zin jest równa impedancji charakterystycznej Zc linii (|Γ| = 0), to zysk i zysk osiągalny są sobie równe (Gre = G ).
Więcej informacji na temat anten można znaleźć na stronie:
Czas publikacji: 14 czerwca 2024 r
