Ефективністьантенастосується здатності антени перетворювати вхідну електричну енергію на випромінювану. У бездротовому зв'язку ефективність антени має важливий вплив на якість передачі сигналу та споживання енергії.
ККД антени можна виразити наступною формулою:
ККД = (Випромінювана потужність / Вхідна потужність) * 100%
Серед них, випромінювана потужність - це електромагнітна енергія, що випромінюється антеною, а вхідна потужність - це електрична енергія, що подається на антену.
На ефективність антени впливає багато факторів, включаючи конструкцію антени, матеріал, розмір, робочу частоту тощо. Загалом, чим вищий ККД антени, тим ефективніше вона може перетворювати вхідну електричну енергію на випромінювану, тим самим покращуючи якість передачі сигналу та зменшуючи споживання енергії.
Тому ефективність є важливим фактором при проектуванні та виборі антен, особливо в тих випадках, коли потрібна передача на великі відстані або існують суворі вимоги до споживання енергії.
1. Ефективність антени
Рисунок 1
Поняття ефективності антени можна визначити за допомогою рисунка 1.
Загальний коефіцієнт корисної дії антени e0 використовується для розрахунку втрат антени на вході та всередині структури антени. Звертаючись до рисунка 1(b), ці втрати можуть бути зумовлені:
1. Відбиття через невідповідність між лінією передачі та антеною;
2. Втрати в провіднику та діелектрику.
Загальний ККД антени можна отримати за такою формулою:
Тобто, загальний ККД = добуток ККД невідповідності, ККД провідника та ККД діелектричної мережі.
Зазвичай дуже важко розрахувати коефіцієнт корисної дії провідника та діелектричний коефіцієнт корисної дії, але їх можна визначити експериментально. Однак експерименти не можуть розрізнити ці дві втрати, тому наведену вище формулу можна переписати так:
ecd – ефективність випромінювання антени, а Γ – коефіцієнт відбиття.
2. Прибуток та реалізований прибуток
Ще одним корисним показником для опису характеристик антени є коефіцієнт підсилення. Хоча коефіцієнт підсилення антени тісно пов'язаний зі спрямованістю, це параметр, який враховує як ефективність, так і спрямованість антени. Спрямованість – це параметр, який описує лише характеристики спрямованості антени, тому він визначається лише діаграмою спрямованості.
Коефіцієнт підсилення антени в заданому напрямку визначається як «4π помножене на відношення інтенсивності випромінювання в цьому напрямку до загальної вхідної потужності». Якщо напрямок не вказано, зазвичай береться коефіцієнт підсилення в напрямку максимального випромінювання. Тому зазвичай існує:
Загалом, це стосується відносного коефіцієнта посилення, який визначається як «відношення коефіцієнта посилення потужності в заданому напрямку до потужності опорної антени в опорному напрямку». Вхідна потужність цієї антени має бути рівною. Опорна антена може бути вібратором, рупором або іншою антеною. У більшості випадків як опорна антена використовується ненаправлене точкове джерело. Отже:
Зв'язок між загальною випромінюваною потужністю та загальною вхідною потужністю такий:
Згідно зі стандартом IEEE, «коефіцієнт підсилення не включає втрати, спричинені невідповідністю імпедансу (втратами на відбиття) та невідповідністю поляризації (втратами)». Існує два поняття коефіцієнта підсилення: одне називається коефіцієнтом підсилення (G), а інше — досяжним коефіцієнтом підсилення (Gre), яке враховує втрати на відбиття/невідповідність.
Зв'язок між коефіцієнтом підсилення та спрямованістю такий:
Якщо антена ідеально узгоджена з лінією передачі, тобто вхідний імпеданс антени Zin дорівнює характеристичному імпедансу лінії Zc (|Γ| = 0), то коефіцієнт підсилення та досяжний коефіцієнт підсилення рівні (Gre = G).
Щоб дізнатися більше про антени, відвідайте:
Час публікації: 14 червня 2024 р.
