WydajnośćantenaOdnosi się do zdolności anteny do konwersji wejściowej energii elektrycznej na energię promieniowaną. W komunikacji bezprzewodowej sprawność 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 itd. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa wydajność anteny, tym skuteczniej może ona przekształcać wejściową energię elektryczną w energię promieniowaną, co przekłada się na poprawę jakości transmisji sygnału i zmniejszenie zużycia energii.
Dlatego wydajność jest istotnym czynnikiem, który należy brać pod uwagę przy projektowaniu i wyborze anten, zwłaszcza w zastosowaniach wymagających transmisji na duże odległości lub mających rygorystyczne wymagania dotyczące poboru mocy.
1. Wydajność anteny
Rysunek 1
Koncepcję sprawności anteny można zdefiniować korzystając z rysunku 1.
Całkowita sprawność anteny e0 służy do obliczenia strat anteny na wejściu i w strukturze anteny. Odnosząc się do rysunku 1(b), straty te mogą wynikać z:
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.
Obliczenie sprawności przewodnika i dielektryka jest zazwyczaj bardzo trudne, ale można je wyznaczyć eksperymentalnie. Eksperymenty nie pozwalają jednak na rozróżnienie tych dwóch strat, dlatego powyższy wzór można zapisać w następujący sposób:
ecd jest wydajnością promieniowania anteny, a Γ jest współczynnikiem odbicia.
2. Zysk i zrealizowany zysk
Innym użytecznym parametrem opisującym wydajność anteny jest zysk. Chociaż zysk anteny jest ściśle powiązany z kierunkowością, jest to parametr uwzględniający zarówno sprawność, jak i kierunkowość anteny. Kierunkowość to parametr opisujący jedynie charakterystykę kierunkową anteny, dlatego jest ona określana wyłącznie na podstawie charakterystyki promieniowania.
Zysk anteny w określonym kierunku definiuje się jako „4π-krotność stosunku natężenia promieniowania w tym kierunku do całkowitej mocy wejściowej”. Gdy kierunek nie jest określony, zazwyczaj przyjmuje się zysk w kierunku maksymalnego promieniowania. Zatem zazwyczaj:
Ogólnie rzecz biorąc, 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. Zatem:
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 wzmocnieniem (G), a druga zyskiem osiągalnym (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 Zc linii (|Γ| = 0), wówczas wzmocnienie i osiągalne wzmocnienie są równe (Gre = G).
Aby dowiedzieć się więcej o antenach, odwiedź stronę:
Czas publikacji: 14 czerwca 2024 r.
