Egy antenna hatékonysága az antennához juttatott teljesítménytől és az antenna által kisugárzott teljesítménytől függ. Egy nagy hatékonyságú antenna a bevitt energia nagy részét kisugározza. Egy nem hatékony antenna elnyeli az antennán belüli veszteség nagy részét. Egy nem hatékony antenna az impedancia-eltérés miatt sok energiát is visszaverhet. Csökkentse egy nem hatékony antenna kisugárzott teljesítményét egy hatékonyabb antennához képest.
[Megjegyzés: Az antenna impedanciáját egy későbbi fejezetben tárgyaljuk. Az impedancia-eltérés az antennáról visszaverődő teljesítmény, mivel az impedancia helytelen értékre van állítva. Ezért ezt impedancia-eltérésnek nevezzük.]
Az antennán belüli veszteség egyik típusa a vezetési veszteség. A vezetési veszteségek az antenna véges vezetőképességének köszönhetők. A veszteség egy másik mechanizmusa a dielektromos veszteség. Az antenna dielektromos veszteségei a dielektromos anyagban való vezetésnek köszönhetők. Szigetelőanyag lehet az antennán belül vagy körülötte.
Az antenna hatásfokának és a kisugárzott teljesítménynek az aránya felírható az antenna bemeneti teljesítményeként. Ez az [1] egyenlet. Más néven sugárzási hatásfok, antennahatásfok.
[1. egyenlet]
A hatásfok egy arány. Ez az arány mindig egy 0 és 1 közötti mennyiség. A hatásfokot gyakran százalékpontban adják meg. Például a 0,5-ös hatásfok akár 50%-ban is megegyezik. Az antenna hatásfokát gyakran decibelben (dB) is megadják. A 0,1-es hatásfok 10%-nak felel meg. Ez szintén -10 decibelnek (-10 decibel) felel meg. A 0,5-ös hatásfok 50%-nak felel meg. Ez szintén -3 decibelnek (dB) felel meg.
Az első egyenletet néha az antenna sugárzási hatásfokának nevezik. Ez megkülönbözteti egy másik gyakran használt kifejezéstől, az antenna teljes hatásfokától. Teljes effektív hatásfok Az antenna sugárzási hatásfoka szorozva az antenna impedancia-eltérési veszteségével. Az impedancia-eltérési veszteségek akkor keletkeznek, amikor az antenna fizikailag csatlakozik az átviteli vonalhoz vagy a vevőhöz. Ez a [2] képletben foglalható össze.
[2. egyenlet]
képlet [2]
Az impedancia-eltérés miatti veszteség mindig egy 0 és 1 közötti szám. Ezért az antenna teljes hatásfoka mindig kisebb, mint a sugárzási hatásfoka. Ismétlem, ha nincsenek veszteségek, a sugárzási hatásfok megegyezik az impedancia-eltérés miatti teljes antennahatásfokkal.
A hatásfok javítása az egyik legfontosabb antennaparaméter. Egy parabolaantenna, kürtantenna vagy félhullámhosszú dipólantenna esetén, veszteséges anyag nélkül, nagyon közel lehet a 100%-hoz. A mobiltelefon-antennák vagy a szórakoztatóelektronikai antennák hatásfoka jellemzően 20%-70% között van. Ez -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB) értéknek felel meg. Ez gyakran az antennát körülvevő elektronika és anyagok veszteségének tudható be. Ezek hajlamosak elnyelni a sugárzott teljesítmény egy részét. Az energia hőenergiává alakul, és nincs sugárzás. Ez csökkenti az antenna hatásfokát. Az autórádió-antennák AM rádiófrekvenciákon működhetnek 0,01-es antennahatásfokkal. [Ez 1% vagy -20 dB.] Ez az alacsony hatásfok azért van, mert az antenna kisebb, mint a fél hullámhossz az üzemi frekvencián. Ez jelentősen csökkenti az antenna hatásfokát. A vezeték nélküli kapcsolatok azért maradnak fenn, mert az AM műsorszóró tornyok nagyon nagy adási teljesítményt alkalmaznak.
Az impedancia-illesztési veszteségeket a Smith-diagram és az Impedancia-illesztés című szakaszok tárgyalják. Az impedancia-illesztés nagymértékben javíthatja az antenna hatékonyságát.
Antennaerősítés
A hosszú távú antennaerősítés leírja, hogy mennyi teljesítmény kerül átvitelre a csúcssugárzás irányában egy izotróp forráshoz képest. Az antennaerősítést gyakrabban az antenna specifikációs lapján adják meg. Az antennaerősítés azért fontos, mert figyelembe veszi a ténylegesen fellépő veszteségeket.
Egy 3 dB-es erősítésű antenna azt jelenti, hogy az antennából vett teljesítmény 3 dB-lel sokkal nagyobb, mint amit egy azonos bemeneti teljesítményű veszteségmentes izotróp antennától vennénk. A 3 dB kétszeres tápfeszültségnek felel meg.
Az antennaerősítést néha irány vagy szög függvényeként tárgyalják. Ha azonban egyetlen szám határozza meg az erősítést, akkor ez a szám az összes irány csúcserősítése. Az antennaerősítés „G” értéke összehasonlítható a futurisztikus típusú „D” irányítottságával.
[3. egyenlet]
Egy valódi antenna nyeresége, amely akár egy nagyon nagy parabolaantenna nagyságával is egyenlő lehet, 50 dB. Az irányítottság akár 1,76 dB is lehet, mint egy valódi antennáé (például egy rövid dipólantennáé). Az irányítottság soha nem lehet kevesebb, mint 0 dB. Az antenna csúcsnyeresége azonban tetszőlegesen kicsi lehet. Ez veszteségeknek vagy hatékonyságvesztésnek tudható be. Az elektromosan kis antennák viszonylag kis antennák, amelyek az antenna működési frekvenciájának hullámhosszán működnek. A kis antennák nagyon hatástalanok lehetnek. Az antennaerősítés gyakran -10 dB alatt van, még akkor is, ha az impedancia-eltérést nem vesszük figyelembe.
Közzététel ideje: 2023. november 16.
