Ефективність антени пов'язана з потужністю, що подається на антену, та потужністю, що випромінюється антеною. Високоефективна антена випромінюватиме більшу частину енергії, що подається на антену. Неефективна антена поглинає більшу частину енергії, що втрачається всередині антени. Неефективна антена також може мати багато відбитої енергії через невідповідність імпедансу. Зменште випромінювану потужність неефективної антени порівняно з більш ефективною антеною.
[Примітка: Імпеданс антени обговорюється в наступному розділі. Невідповідність імпедансу – це відбита потужність від антени, оскільки імпеданс має неправильне значення. Тому це називається невідповідністю імпедансу.]
Тип втрат в антені – це втрати на провідність. Втрати на провідність зумовлені скінченною провідністю антени. Іншим механізмом втрат є діелектричні втрати. Діелектричні втрати в антені зумовлені провідністю в діелектричному матеріалі. Ізоляційний матеріал може бути присутнім всередині антени або навколо неї.
Відношення ефективності антени до випромінюваної потужності можна записати як вхідну потужність антени. Це рівняння [1]. Також відоме як ефективність випромінювання, ефективність антени.
[Рівняння 1]
ККД – це відношення. Це відношення завжди є величиною від 0 до 1. ККД часто виражається у відсотках. Наприклад, ККД 0,5 дорівнює до 50% того ж самого. ККД антени також часто вказується в децибелах (дБ). ККД 0,1 дорівнює 10%. Це також дорівнює -10 децибелам (-10 децибелів). ККД 0,5 дорівнює 50%. Це також дорівнює -3 децибелам (дБ).
Перше рівняння іноді називають ефективністю випромінювання антени. Це відрізняє його від іншого загальновживаного терміна, який називається загальною ефективністю антени. Загальна ефективна ефективність - ефективність випромінювання антени, помножена на втрати через невідповідність імпедансу антени. Втрати через невідповідність імпедансу виникають, коли антена фізично підключена до лінії передачі або приймача. Це можна підсумувати у формулі [2].
[Рівняння 2]
формула [2]
Втрати через невідповідність імпедансу завжди є числом від 0 до 1. Тому загальний ККД антени завжди менший за ККД випромінювання. Повторюємо, якщо втрат немає, ККД випромінювання дорівнює загальній ефективності антени через невідповідність імпедансу.
Підвищення ефективності є одним з найважливіших параметрів антени. Він може бути дуже близьким до 100% за допомогою супутникової антени, рупорної антени або диполя з половинною довжиною хвилі без будь-якого матеріалу з втратами навколо неї. Антени мобільних телефонів або антени побутової електроніки зазвичай мають ефективність 20%-70%. Це еквівалентно -7 дБ -1,5 дБ (-7, -1,5 дБ). Часто це пов'язано з втратою електроніки та матеріалів, що оточують антену. Вони, як правило, поглинають певну випромінювану потужність. Енергія перетворюється на теплову енергію, і випромінювання відсутнє. Це знижує ефективність антени. Антени автомобільних радіоприймачів можуть працювати на радіочастотах AM з ефективністю антени 0,01. [Це 1% або -20 дБ.] Ця неефективність пояснюється тим, що антена менша за половину довжини хвилі на робочій частоті. Це значно знижує ефективність антени. Бездротові зв'язки підтримуються, оскільки вежі AM-мовлення використовують дуже високу передавальную потужність.
Втрати через невідповідність імпедансу обговорюються в розділах «Діаграма Сміта» та «Узгодження імпедансу». Узгодження імпедансу може значно покращити ефективність антени.
Підсилення антени
Довгостроковий коефіцієнт підсилення антени описує, яка потужність передається в напрямку пікового випромінювання відносно ізотропного джерела. Коефіцієнт підсилення антени частіше вказується в технічних характеристиках антени. Коефіцієнт підсилення антени важливий, оскільки він враховує фактичні втрати, що виникають.
Антена з коефіцієнтом посилення 3 дБ означає, що потужність, отримана від антени, на 3 дБ набагато вища, ніж вона була б отримана від ізотропної антени без втрат з такою ж вхідною потужністю. 3 дБ еквівалентно подвоєній потужності джерела живлення.
Коефіцієнт підсилення антени іноді розглядають як функцію напрямку або кута. Однак, коли коефіцієнт підсилення визначає одне число, то це число є піковим коефіцієнтом підсилення для всіх напрямків. «G» коефіцієнта спрямованості антени «D» футуристичного типу.
[Рівняння 3]
Коефіцієнт підсилення реальної антени, який може бути таким же високим, як у дуже великої супутникової антени, становить 50 дБ. Спрямованість може бути настільки низькою, що становить 1,76 дБ, як у реальної антени (наприклад, у короткої дипольної антени). Спрямованість ніколи не може бути меншою за 0 дБ. Однак піковий коефіцієнт підсилення антени може бути як завгодно малим. Це пов'язано з втратами або неефективністю. Електрично малі антени - це відносно малі антени, які працюють на довжині хвилі тієї ж частоти, на якій працює антена. Малі антени можуть бути дуже неефективними. Коефіцієнт підсилення антени часто нижчий за -10 дБ, навіть якщо не враховувати невідповідність імпедансу.
Час публікації: 16 листопада 2023 р.
