Eficiența unei antene este legată de puterea furnizată antenei și de puterea radiată de antenă. O antenă extrem de eficientă va radia cea mai mare parte a energiei furnizate antenei. O antenă ineficientă absoarbe cea mai mare parte a puterii pierdute în interiorul antenei. O antenă ineficientă poate avea, de asemenea, multă energie reflectată din cauza nepotrivirii impedanței. Reduceți puterea radiată a unei antene ineficiente în comparație cu o antenă mai eficientă.
[Notă: Impedanța antenei este discutată într-un capitol ulterior. Nepotrivirea impedanței este puterea reflectată de antenă deoarece impedanța are o valoare incorectă. Prin urmare, aceasta se numește nepotrivire de impedanță.]
Tipul de pierdere în interiorul antenei este pierderea prin conducție. Pierderile prin conducție se datorează conductivității finite a antenei. Un alt mecanism de pierdere este pierderea dielectrică. Pierderile dielectrice din antenă se datorează conductivității din materialul dielectric. Materialul izolator poate fi prezent în interiorul sau în jurul antenei.
Raportul dintre eficiența antenei și puterea radiată poate fi scris ca puterea de intrare a antenei. Aceasta este ecuația [1]. Cunoscută și sub denumirea de eficiență a radiației, eficiența antenei.
[Ecuația 1]
Eficiența este un raport. Acest raport este întotdeauna o cantitate între 0 și 1. Eficiența este adesea exprimată ca procent. De exemplu, o eficiență de 0,5 este egală cu până la 50%. Eficiența antenei este adesea exprimată și în decibeli (dB). O eficiență de 0,1 este egală cu 10%. Aceasta este, de asemenea, egală cu -10 decibeli (-10 decibeli). O eficiență de 0,5 este egală cu 50%. Aceasta este, de asemenea, egală cu -3 decibeli (dB).
Prima ecuație este uneori numită eficiența radiației antenei. Aceasta o distinge de un alt termen utilizat în mod obișnuit, numit eficiența totală a antenei. Eficiența efectivă totală Eficiența radiației antenei înmulțită cu pierderea din nepotrivire de impedanță a antenei. Pierderile din nepotrivire de impedanță apar atunci când antena este conectată fizic la linia de transmisie sau la receptor. Acest lucru poate fi rezumat în formula [2].
[Ecuația 2]
formulă [2]
Pierderea de nepotrivire a impedanței este întotdeauna un număr între 0 și 1. Prin urmare, eficiența generală a antenei este întotdeauna mai mică decât eficiența radiației. Pentru a repeta acest lucru, dacă nu există pierderi, eficiența radiației este egală cu eficiența totală a antenei datorată nepotrivirii de impedanță.
Îmbunătățirea eficienței este unul dintre cei mai importanți parametri ai antenei. Aceasta poate fi foarte aproape de 100% cu o antenă parabolică, o antenă cu corn sau un dipol cu jumătate de lungime de undă, fără niciun material cu pierderi în jurul acesteia. Antenele de telefonie mobilă sau antenele electronice de larg consum au de obicei o eficiență de 20%-70%. Aceasta este echivalentă cu -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Adesea din cauza pierderilor componentelor electronice și a materialelor care înconjoară antena. Acestea tind să absoarbă o parte din puterea radiată. Energia este transformată în energie termică și nu există radiații. Acest lucru reduce eficiența antenei. Antenele radio auto pot funcționa la frecvențe radio AM cu o eficiență a antenei de 0,01. [Acesta este 1% sau -20 dB.] Această ineficiență se datorează faptului că antena este mai mică decât jumătate de lungime de undă la frecvența de funcționare. Acest lucru reduce considerabil eficiența antenei. Legăturile wireless sunt menținute deoarece turnurile de emisie AM utilizează o putere de transmisie foarte mare.
Pierderile din cauza nepotrivirii de impedanță sunt discutate în secțiunile Diagrama Smith și Potrivirea impedanței. Potrivirea impedanței poate îmbunătăți considerabil eficiența antenei.
Câștig antenă
Câștigul antenei pe termen lung descrie câtă putere este transmisă în direcția radiației de vârf, în raport cu o sursă izotropă. Câștigul antenei este mai frecvent menționat în fișa tehnică a unei antene. Câștigul antenei este important deoarece ia în considerare pierderile reale care apar.
O antenă cu un câștig de 3 dB înseamnă că puterea recepționată de la antenă este cu 3 dB mult mai mare decât cea recepționată de la o antenă izotropă fără pierderi cu aceeași putere de intrare. 3 dB este echivalentul a dublului puterii de alimentare.
Câștigul antenei este uneori discutat ca o funcție de direcție sau unghi. Totuși, atunci când un singur număr specifică câștigul, atunci acel număr reprezintă câștigul de vârf pentru toate direcțiile. „G”-ul câștigului antenei poate fi comparat cu directivitatea „D”-ului de tip futurist.
[Ecuația 3]
Câștigul unei antene reale, care poate fi la fel de mare ca o antenă parabolică foarte mare, este de 50 dB. Directivitatea poate fi de doar 1,76 dB, la fel ca o antenă reală (cum ar fi o antenă dipol scurtă). Direcționalitatea nu poate fi niciodată mai mică de 0 dB. Cu toate acestea, câștigul de vârf al antenei poate fi arbitrar de mic. Acest lucru se datorează pierderilor sau ineficiențelor. Antenele mici din punct de vedere electric sunt antene relativ mici care funcționează la lungimea de undă a frecvenței la care funcționează antena. Antenele mici pot fi foarte ineficiente. Câștigul antenei este adesea sub -10 dB, chiar și atunci când nu se ia în considerare nepotrivirea de impedanță.
Data publicării: 16 noiembrie 2023
