Eficiența anteneidescrie cât de eficient este convertită puterea RF acceptată în putere radiată. Este un parametru cheie al antenei, deoarece pierderile în conductor, pierderile dielectrice și nepotrivirea impedanței pot reduce radiația utilizabilă chiar și atunci când antena are un diagram de frecvență adecvat.
Formula de bază a eficienței radiațiilor este:
Eficiența radiațiilor, eradiații= Pradiații/ Pacceptat
Eficiența totală include și nepotrivirea la intrarea antenei:
Eficiență totală, e0= (1 - |Γ|2) eradiații
unde Pradiațiieste puterea radiată, Pacceptateste puterea acceptată, iar Γ este coeficientul de reflexie la intrare. Acest ghid explică formulele de eficiență a antenei, mecanismele de pierdere, câștigul, directivitatea, câștigul realizat și metodele comune de măsurare.
Eficiența antenei: definiții și formule
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.
Câștig, Directivitate și Câștig Realizat
Directivitatedescrie cât de concentrată este diagrama de radiație într-o direcție dată.Câştigcombină directivitatea cu eficiența radiației:
G = eradiațiiD
unde G este câștigul, D este directivitatea și eradiațiieste eficiența radiației. Prin urmare, amplificarea ia în considerare pierderile din conductor și dielectric, dar în mod normal exclude pierderile din nepotrivirea impedanței.
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:
Câștig realizatinclude efectul nepotrivirii de intrare și este legat de câștig prin:
Grealizat= (1 - |Γ|2)G
Când antena este bine adaptată, câștigul realizat se apropie de câștig. Dacă nepotrivirea este semnificativă, câștigul realizat este mai mic chiar și atunci când diagrama de radiație și eficiența radiației rămân neschimbate.
Relația dintre amplificare și directivitate este:
Dacă antena este perfect adaptată la linia de transmisie, |Γ| = 0 și câștigul realizat este egal cu câștigul. În sistemele practice, pierderile prin cablu și planul de referință de calibrare trebuie, de asemenea, luate în considerare atunci când se compară valorile măsurate și cele simulate.
Factorii cheie care reduc eficiența antenei
- Conductivitatea și rugozitatea suprafeței conductorilor finiți
- Pierdere dielectrică în substraturi, radomuri și materiale de suport
- Nepotrivire de impedanță la alimentare
- Rețele de potrivire cu pierderi, conectori și structuri de alimentare
- Instalarea în apropierea metalului, a materialelor absorbante sau a corpului uman
- Toleranțe de fabricație și distribuția curentului dependentă de frecvență
Cum se măsoară eficiența antenei
Metoda de măsurare depinde de tipul de antenă, de gama de frecvențe și de facilitățile de testare disponibile. Abordările comune includ compararea directivității câștigului, integrarea diagramei de radiație, măsurătorile camerei de reverberație și metoda Wheeler-cap pentru antene electrice mici și adecvate. Calibrarea precisă, corecția pierderilor în cablu, alinierea polarizării și un plan de referință clar definit sunt esențiale pentru rezultate semnificative.
Utilizarea eficienței și a câștigului în selecția antenei
Eficiența, câștigul, câștigul realizat, lățimea de bandă, polarizarea, lățimea fasciculului și VSWR-ul ar trebui evaluate împreună. O antenă cu directivitate ridicată poate oferi în continuare un câștig realizat slab dacă pierderile sau nepotrivirea sunt excesive. Inginerii ar trebui să compare valorile pe întreaga bandă de operare și în condiții de montare reprezentative.
Explorează RF MISOsoluții de antenăsau consultați-necapacități de testare a anteneiPentru selecția specifică aplicației, comunicați echipei RF MISO banda de operare, amplificarea necesară, polarizarea, constrângerile de montare și mediul de testare.
Pentru a afla mai multe despre antene, vă rugăm să vizitați:
Data publicării: 14 iunie 2024
