Effektiviteten til en antenne er relatert til strømmen som leveres til antennen og kraften som utstråles av antennen. En svært effektiv antenne vil utstråle det meste av energien som leveres til antennen. En ineffektiv antenne absorberer mesteparten av strømmen som går tapt i antennen. En ineffektiv antenne kan også ha mye energi reflektert på grunn av impedansfeil. Reduser den utstrålte kraften til en ineffektiv antenne sammenlignet med en mer effektiv antenne.
[Sidenotat: Antenneimpedans er omtalt i et senere kapittel. Impedansmistilpasning reflekteres kraften fra antennen fordi impedansen er en feil verdi. Derfor kalles dette impedansmismatch. ]
Type tap i antennen er ledningstap. Ledningstap skyldes den endelige ledningsevnen til antennen. 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 effektiviteten til antennen og den utstrålte effekten kan skrives som inngangseffekten til antennen. Dette er ligning [1]. Også kjent som strålingseffektivitetsantenneeffektivitet.
[Ligning 1]
Effektivitet er et forhold. Dette forholdet er alltid en mengde mellom 0 og 1. Virkningsgrad er ofte gitt til et prosentpoeng. For eksempel er en effektivitet på 0,5 opptil 50 % det samme. Antenneeffektivitet er også ofte oppgitt i desibel (dB). En effektivitet på 0,1 tilsvarer 10 %. Dette er også lik -10 desibel (-10 desibel). En effektivitet på 0,5 tilsvarer 50 %. Dette er også lik -3 desibel (dB).
Den første ligningen kalles noen ganger strålingseffektiviteten til antennen. Dette skiller det fra et annet ofte brukt begrep kalt antennens totale effektivitet. Total effektiv effektivitet Antennestrålingseffektivitet multiplisert med impedansmistilpasningstapet til antennen. Impedansmistilpasningstap oppstår når antennen er fysisk koblet til overføringslinjen eller mottakeren. Dette kan oppsummeres i formel [2].
[Ligning 2]
formel [2]
Impedansmistilpasningstap 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 tap, er strålingseffektiviteten lik den totale antenneeffektiviteten på grunn av impedansmistilpasning.
Forbedring av effektiviteten er en av de viktigste antenneparametrene. Det kan være veldig nær 100 % med en parabolantenne, hornantenne eller halvbølgelengdedipol uten tapsmateriale rundt seg. Mobiltelefonantenner eller forbrukerelektronikkantenner har typisk 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 kraft. Energien omdannes til varmeenergi og det er ingen stråling. Dette reduserer effektiviteten til antennen. Bilradioantenner kan operere ved AM-radiofrekvenser med en antennevirkningsgrad på 0,01. [Dette er 1 % eller -20 dB. ] Denne ineffektiviteten skyldes at antennen er mindre enn en halv bølgelengde ved driftsfrekvensen. Dette reduserer effektiviteten til antennen kraftig. Trådløse koblinger opprettholdes fordi AM-kringkastingstårn bruker svært høy sendeeffekt.
Tap av impedansmismatch er diskutert i delene Smith Chart og Impedance Matching. Impedanstilpasning kan i stor grad forbedre effektiviteten til antennen.
Antenneforsterkning
Langsiktig antenneforsterkning beskriver hvor mye kraft som overføres i toppstrålingsretningen, i forhold til en isotrop kilde. Antenneforsterkning er oftere oppgitt i spesifikasjonsarket til en antenne. Antenneforsterkning er viktig fordi den tar hensyn til de faktiske tapene som oppstår.
En antenne med 3 dB forsterkning betyr at effekten mottatt fra antennen er 3 dB mye høyere enn den ville blitt mottatt fra en tapsfri isotrop antenne med samme inngangseffekt. 3 dB tilsvarer to ganger strømforsyningen.
Antenneforsterkning blir noen ganger diskutert som en funksjon av retning eller vinkel. Men når et enkelt tall spesifiserer forsterkningen, er dette tallet toppforsterkningen for alle retninger. "G" til antenneforsterkningen 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. Direktiviteten kan være så lav som 1,76 dB som en ekte antenne (for eksempel en kort dipolantenne). Retningsgraden kan aldri være mindre enn 0 dB. Imidlertid kan toppantenneforsterkningen være vilkårlig liten. Dette skyldes tap eller ineffektivitet. Elektrisk små antenner er relativt små antenner som opererer på bølgelengden til frekvensen som antennen opererer med. Små antenner kan være svært ineffektive. Antenneforsterkning er ofte under -10 dB, selv når det ikke tas hensyn til impedansfeil.
Innleggstid: 16. november 2023
