Effektiviteten til en antenne er relatert til effekten som tilføres antennen og effekten som utstråles av antennen. En svært effektiv antenne vil utstråle mesteparten av energien som leveres til antennen. En ineffektiv antenne absorberer mesteparten av effekten som går tapt i antennen. En ineffektiv antenne kan også få mye energi reflektert ut på grunn av impedansavvik. Reduser den utstrålte effekten til en ineffektiv antenne sammenlignet med en mer effektiv antenne.
[Sidemerknad: Antenneimpedans diskuteres i et senere kapittel. Impedansavvik er reflektert effekt fra antennen fordi impedansen har en feil verdi. Derfor kalles dette impedansavvik.]
Tapstypen i antennen er ledningstap. Ledningstap skyldes antennens begrensede konduktivitet. En annen tapsmekanisme er dielektrisk tap. Dielektriske tap i antennen skyldes ledning i det dielektriske materialet. Isolasjonsmateriale kan være tilstede i eller rundt antennen.
Forholdet mellom antennens effektivitet og den utstrålte effekten kan skrives som antennens inngangseffekt. Dette er ligning [1]. Også kjent som strålingseffektivitetsantennens effektivitet.
[Likning 1]
Effektivitet er et forholdstall. Dette forholdet er alltid en størrelse mellom 0 og 1. Effektivitet oppgis ofte i prosent. For eksempel er en effektivitet på 0,5 opptil 50 % det samme. Antenneeffektivitet oppgis også ofte i desibel (dB). En effektivitet på 0,1 tilsvarer 10 %. Dette tilsvarer også -10 desibel (-10 desibel). En effektivitet på 0,5 tilsvarer 50 %. Dette tilsvarer også -3 desibel (dB).
Den første ligningen kalles noen ganger antennens strålingseffektivitet. Dette skiller den fra et annet vanlig brukt begrep kalt antennens totale effektivitet. Total effektiv effektivitet Antennens strålingseffektivitet multiplisert med antennens impedansmismatch-tap. Impedansmismatch-tap oppstår når antennen er fysisk koblet til transmisjonslinjen eller mottakeren. Dette kan oppsummeres i formel [2].
[Likning 2]
formel [2]
Tapet ved impedansmismatch er alltid et tall mellom 0 og 1. Derfor er den totale antenneeffektiviteten alltid mindre enn strålingseffektiviteten. For å gjenta dette, hvis det ikke er noen tap, er strålingseffektiviteten lik den totale antenneeffektiviteten på grunn av impedansmismatch.
Å forbedre effektiviteten er en av de viktigste antenneparametrene. Den kan være svært nær 100 % med en parabolantenne, hornantenne eller halvbølgelengdedipol uten noe tapsgivende materiale rundt seg. Mobiltelefonantenner eller forbrukerelektronikkantenner har vanligvis en effektivitet på 20–70 %. Dette tilsvarer -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Ofte på grunn av tap av elektronikk og materialer rundt antennen. Disse har en tendens til å absorbere noe utstrålt effekt. Energien omdannes til varmeenergi, og det er ingen stråling. Dette reduserer antennens effektivitet. Bilradioantenner kan operere på AM-radiofrekvenser med en antenneeffektivitet på 0,01. [Dette er 1 % eller -20 dB.] Denne ineffektiviteten skyldes at antennen er mindre enn en halv bølgelengde ved driftsfrekvensen. Dette reduserer antennens effektivitet betraktelig. Trådløse koblinger opprettholdes fordi AM-kringkastingstårn bruker svært høy sendeeffekt.
Tap ved impedansavvik diskuteres i avsnittene om Smith-diagrammet og impedansmatching. Impedansmatching kan forbedre antennens effektivitet betraktelig.
Antenneforsterkning
Langsiktig antenneforsterkning beskriver hvor mye effekt som overføres i toppstrålingsretningen, i forhold til en isotropisk kilde. Antenneforsterkning er oftere oppgitt i spesifikasjonsarket for en antenne. Antenneforsterkning er viktig fordi den tar hensyn til de faktiske tapene som oppstår.
En antenne med 3 dB forsterkning betyr at effekten som mottas fra antennen er 3 dB mye høyere enn den ville blitt mottatt fra en tapsfri isotropisk antenne med samme inngangseffekt. 3 dB tilsvarer dobbelt så mye strømforsyning.
Antenneforsterkning diskuteres noen ganger som en funksjon av retning eller vinkel. Men når et enkelt tall spesifiserer forsterkningen, er det tallet toppforsterkningen for alle retninger. "G" for antenneforsterkning kan sammenlignes med retningsvirkningen til "D" av futuristisk type.
[Ligning 3]
Forsterkningen til en ekte antenne, som kan være like høy som en veldig stor parabolantenne, er 50 dB. Retningsvirkningen kan være så lav som 1,76 dB som en ekte antenne (for eksempel en kort dipolantenne). Retningsvirkningen kan aldri være mindre enn 0 dB. Imidlertid kan den maksimale antenneforsterkningen være vilkårlig liten. Dette skyldes tap eller ineffektivitet. Elektrisk små antenner er relativt små antenner som opererer på bølgelengden til frekvensen som antennen opererer på. Små antenner kan være svært ineffektive. Antenneforsterkningen er ofte under -10 dB, selv når impedansavvik ikke tas i betraktning.
Publisert: 16. november 2023
