Effektiviteten til enantennerefererer til antennens evne til å konvertere elektrisk inngangsenergi til utstrålt energi. I trådløs kommunikasjon har antenneeffektivitet en viktig innvirkning på signaloverføringskvaliteten og strømforbruket.
Antennens effektivitet kan uttrykkes med følgende formel:
Effektivitet = (Utstrålt effekt / Inngangseffekt) * 100 %
Blant dem er utstrålt effekt den elektromagnetiske energien som utstråles av antennen, og inngangseffekt er den elektriske energien som tilføres antennen.
Effektiviteten til en antenne påvirkes av mange faktorer, inkludert antennedesign, materiale, størrelse, driftsfrekvens osv. Generelt sett, jo høyere effektiviteten til antennen er, desto mer effektivt kan den konvertere den elektriske inngangsenergien til utstrålt energi, og dermed forbedre kvaliteten på signaloverføringen og redusere strømforbruket.
Derfor er effektivitet en viktig faktor når man designer og velger antenner, spesielt i applikasjoner som krever langdistanseoverføring eller har strenge krav til strømforbruk.
1. Antenneeffektivitet
Figur 1
Konseptet antenneeffektivitet kan defineres ved hjelp av figur 1.
Den totale antenneeffektiviteten e0 brukes til å beregne antennetapene ved inngangen og i antennestrukturen. Med henvisning til figur 1(b), kan disse tapene skyldes:
1. Refleksjoner på grunn av feilmatch mellom transmisjonslinjen og antennen;
2. Leder- og dielektriske tap.
Den totale antenneeffektiviteten kan fås fra følgende formel:
Det vil si at total virkningsgrad = produktet av feilmatchningseffektivitet, ledereffektivitet og dielektrisk virkningsgrad.
Det er vanligvis svært vanskelig å beregne ledereffektivitet og dielektrisk effektivitet, men de kan bestemmes ved eksperimenter. Eksperimenter kan imidlertid ikke skille mellom de to tapene, så formelen ovenfor kan omskrives som:
ecd er antennens strålingseffektivitet og Γ er refleksjonskoeffisienten.
2. Gevinst og realisert gevinst
En annen nyttig målestokk for å beskrive antenneytelse er forsterkning. Selv om forsterkningen til en antenne er nært knyttet til retningsvirkning, er det en parameter som tar hensyn til både effektiviteten og retningsvirkningen til antennen. Retningsvirkning er en parameter som bare beskriver retningsegenskapene til en antenne, så den bestemmes bare av strålingsmønsteret.
Forsterkningen til en antenne i en spesifisert retning er definert som "4π ganger forholdet mellom strålingsintensiteten i den retningen og den totale inngangseffekten." Når ingen retning er spesifisert, tas vanligvis forsterkningen i retningen av maksimal stråling. Derfor er det generelt:
Generelt refererer det til relativ forsterkning, som er definert som "forholdet mellom effektforsterkning i en spesifisert retning og effekten til en referanseantenne i en referanseretning". Inngangseffekten til denne antennen må være lik. Referanseantennen kan være en vibrator, et horn eller en annen antenne. I de fleste tilfeller brukes en ikke-retningsbestemt punktkilde som referanseantenne. Derfor:
Forholdet mellom total utstrålt effekt og total inngangseffekt er som følger:
I følge IEEE-standarden inkluderer ikke forsterkning tap på grunn av impedansmismatch (refleksjonstap) og polarisasjonsmismatch (tap). Det finnes to forsterkningskonsepter, det ene kalles forsterkning (G) og det andre kalles oppnåelig forsterkning (Gre), som tar hensyn til refleksjons-/mismatch-tap.
Forholdet mellom forsterkning og retningsvirkning er:
Hvis antennen er perfekt tilpasset transmisjonslinjen, det vil si at antennens inngangsimpedans Zin er lik den karakteristiske impedansen Zc for linjen (|Γ| = 0), så er forsterkningen og den oppnåelige forsterkningen like (Gre = G).
For å lære mer om antenner, vennligst besøk:
Publisert: 14. juni 2024
