Eficiența unuiantenăse referă la capacitatea antenei de a converti energia electrică de intrare în energie radiată. În comunicațiile fără fir, eficiența antenei are un impact important asupra calității transmisiei semnalului și a consumului de energie.
Randamentul antenei poate fi exprimat prin următoarea formulă:
Eficiență = (Putere radiată / Putere de intrare) * 100%
Printre acestea, puterea radiată este energia electromagnetică radiată de antenă, iar puterea de intrare este energia electrică de intrare în antenă.
Eficiența unei antene este afectată de mulți factori, inclusiv designul antenei, materialul, dimensiunea, frecvența de funcționare etc. În general, cu cât eficiența antenei este mai mare, cu atât mai eficient poate converti energia electrică de intrare în energie radiată, îmbunătățind astfel calitatea transmisiei semnalului și reducând consumul de energie.
Prin urmare, eficiența este o considerație importantă la proiectarea și selectarea antenelor, în special în aplicațiile care necesită transmisie pe distanțe lungi sau au cerințe stricte privind consumul de energie.
1. Eficiența antenei
Figura 1
Conceptul de eficiență a antenei poate fi definit folosind Figura 1.
Randamentul total al antenei e0 este utilizat pentru a calcula pierderile antenei la intrare și în structura antenei. Referindu-ne la Figura 1(b), aceste pierderi pot fi cauzate de:
1. Reflexii datorate nepotrivirii dintre linia de transmisie și antenă;
2. Pierderi în conductori și dielectrici.
Randamentul total al antenei poate fi obținut cu următoarea formulă:
Adică, randamentul total = produsul dintre eficiența de nepotrivire, eficiența conductorului și eficiența dielectrică.
De obicei, este foarte dificil să se calculeze eficiența conductorului și eficiența dielectrică, dar acestea pot fi determinate prin experimente. Cu toate acestea, experimentele nu pot distinge cele două pierderi, așa că formula de mai sus poate fi rescrisă ca:
ecd este eficiența de radiație a antenei, iar Γ este coeficientul de reflexie.
2. Câștig și Câștig Realizat
O altă metrică utilă pentru descrierea performanței antenei este amplificarea. Deși amplificarea unei antene este strâns legată de directivitate, este un parametru care ia în considerare atât eficiența, cât și directivitatea antenei. Directivitatea este un parametru care descrie doar caracteristicile direcționale ale unei antene, deci este determinată doar de diagrama de radiație.
Câștigul unei antene într-o direcție specificată este definit ca „de 4π ori raportul dintre intensitatea radiației în acea direcție și puterea totală de intrare”. Când nu este specificată nicio direcție, se ia în general câștigul în direcția radiației maxime. Prin urmare, există în general:
În general, se referă la câștigul relativ, care este definit ca „raportul dintre câștigul de putere într-o direcție specificată și puterea unei antene de referință într-o direcție de referință”. Puterea de intrare a acestei antene trebuie să fie egală. Antena de referință poate fi un vibrator, un corn sau o altă antenă. În majoritatea cazurilor, o sursă punctuală nedirecțională este utilizată ca antenă de referință. Prin urmare:
Relația dintre puterea totală radiată și puterea totală de intrare este următoarea:
Conform standardului IEEE, „Câștigul nu include pierderile datorate nepotrivirii de impedanță (pierdere prin reflexie) și nepotrivirii de polarizare (pierdere)”. Există două concepte de câștig, unul se numește câștig (G), iar celălalt se numește câștig realizabil (Gre), care ia în considerare pierderile prin reflexie/nepotrivire.
Relația dintre amplificare și directivitate este:
Dacă antena este perfect adaptată la linia de transmisie, adică impedanța de intrare a antenei Zin este egală cu impedanța caracteristică Zc a liniei (|Γ| = 0), atunci câștigul și câștigul realizabil sunt egale (Gre = G).
Pentru a afla mai multe despre antene, vă rugăm să vizitați:
Data publicării: 14 iunie 2024
