Wydajnośćantenaodnosi się do zdolności anteny do przekształcania energii elektrycznej wejściowej w energię promieniowaną. W komunikacji bezprzewodowej wydajność anteny ma istotny wpływ na jakość transmisji sygnału i zużycie energii.
Sprawność anteny można wyrazić następującym wzorem:
Sprawność = (Moc promieniowana / Moc wejściowa) * 100%
Moc promieniowana to między innymi energia elektromagnetyczna emitowana przez antenę, a moc wejściowa to energia elektryczna wprowadzana do anteny.
Na wydajność anteny wpływa wiele czynników, m.in. konstrukcja anteny, materiał, rozmiar, częstotliwość robocza itp. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa wydajność anteny, tym skuteczniej może ona przekształcać wejściową energię elektryczną w energię promieniowaną, co poprawia jakość transmisji sygnału i zmniejsza zużycie energii.
Dlatego wydajność jest istotnym czynnikiem branym pod uwagę przy projektowaniu i wyborze anten, zwłaszcza w zastosowaniach wymagających transmisji na duże odległości lub mających surowe wymagania dotyczące zużycia energii.
1. Wydajność anteny
Rysunek 1
Koncepcję efektywności anteny można zdefiniować korzystając z rysunku 1.
Całkowita sprawność anteny e0 jest używana do obliczania strat anteny na wejściu i w strukturze anteny. Odnosząc się do rysunku 1(b), straty te mogą być spowodowane przez:
1. Odbicia spowodowane niedopasowaniem linii transmisyjnej do anteny;
2. Straty przewodnika i dielektryka.
Całkowitą sprawność anteny można obliczyć z następującego wzoru:
Oznacza to, że całkowita sprawność = iloczyn sprawności niedopasowania, sprawności przewodnika i sprawności dielektrycznej.
Zwykle bardzo trudno jest obliczyć wydajność przewodnika i wydajność dielektryka, ale można je określić eksperymentalnie. Jednak eksperymenty nie potrafią odróżnić tych dwóch strat, więc powyższy wzór można zapisać w następujący sposób:
ecd jest wydajnością promieniowania anteny, a Γ jest współczynnikiem odbicia.
2. Zysk i zrealizowany zysk
Innym przydatnym parametrem opisującym wydajność anteny jest zysk. Chociaż zysk anteny jest ściśle związany z kierunkowością, jest to parametr, który bierze pod uwagę zarówno wydajność, jak i kierunkowość anteny. Kierunkowość to parametr, który opisuje jedynie kierunkowe charakterystyki anteny, więc jest określana tylko przez charakterystykę promieniowania.
Zysk anteny w określonym kierunku jest definiowany jako „4π razy stosunek intensywności promieniowania w tym kierunku do całkowitej mocy wejściowej”. Gdy nie określono kierunku, zazwyczaj przyjmuje się zysk w kierunku maksymalnego promieniowania. Dlatego zazwyczaj:
Ogólnie rzecz biorąc, odnosi się do względnego wzmocnienia, które jest definiowane jako „stosunek wzmocnienia mocy w określonym kierunku do mocy anteny odniesienia w kierunku odniesienia”. Moc wejściowa tej anteny musi być równa. Antena odniesienia może być anteną wibracyjną, tubową lub inną. W większości przypadków jako antena odniesienia stosuje się punktowe źródło bezkierunkowe. Dlatego:
Zależność między całkowitą mocą promieniowania i całkowitą mocą wejściową jest następująca:
Zgodnie z normą IEEE „Wzmocnienie nie obejmuje strat wynikających z niedopasowania impedancji (strat odbicia) i niedopasowania polaryzacji (strat)”. Istnieją dwie koncepcje wzmocnienia: jedna nazywana jest wzmocnieniem (G), a druga osiągalnym wzmocnieniem (Gre), która uwzględnia straty wynikające z odbicia/niedopasowania.
Związek pomiędzy wzmocnieniem i kierunkowością jest następujący:
Jeżeli antena jest idealnie dopasowana do linii transmisyjnej, tzn. impedancja wejściowa anteny Zin jest równa impedancji charakterystycznej linii Zc (|Γ| = 0), wówczas wzmocnienie i osiągalne wzmocnienie są równe (Gre = G).
Więcej informacji na temat anten znajdziesz na stronie:
Czas publikacji: 14-06-2024
