Egy hatékonyságaantennaaz antenna azon képességére utal, hogy a bemeneti elektromos energiát sugárzott energiává alakítja. A vezeték nélküli kommunikációban az antenna hatékonysága fontos hatással van a jelátvitel minőségére és az energiafogyasztásra.
Az antenna hatásfokát a következő képlettel lehet kifejezni:
Hatékonyság = (Sugárzott teljesítmény / Bemeneti teljesítmény) * 100%
Ezek közül a kisugárzott teljesítmény az antenna által kisugárzott elektromágneses energia, a bemeneti teljesítmény pedig az antennába bevitt elektromos energia.
Egy antenna hatékonyságát számos tényező befolyásolja, beleértve az antenna kialakítását, anyagát, méretét, működési frekvenciáját stb. Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb az antenna hatékonysága, annál hatékonyabban tudja a bemeneti elektromos energiát sugárzott energiává alakítani, ezáltal javítva a jelátvitel minőségét és csökkentve az energiafogyasztást.
Ezért a hatékonyság fontos szempont az antennák tervezésénél és kiválasztásánál, különösen olyan alkalmazásokban, amelyek nagy távolságú átvitelt igényelnek, vagy szigorú energiafogyasztási követelményeket támasztanak.
1. Antenna hatékonysága
1. ábra
Az antenna hatásfokának fogalma az 1. ábra segítségével definiálható.
Az antenna teljes hatásfokát (e0) használjuk az antenna bemeneti és az antennaszerkezeten belüli veszteségeinek kiszámításához. Az 1(b) ábrára hivatkozva, ezek a veszteségek a következőkből adódhatnak:
1. A távvezeték és az antenna közötti eltérés miatti visszaverődések;
2. Vezetői és dielektromos veszteségek.
Az antenna teljes hatásfokát a következő képlettel lehet kiszámítani:
Vagyis a teljes hatásfok = az eltérés hatásfokának, a vezető hatásfokának és a dielektromos hatásfokának szorzata.
A vezető hatásfokának és a dielektromos hatásfokának kiszámítása általában nagyon nehéz, de kísérletekkel meghatározhatók. A kísérletek azonban nem tudják megkülönböztetni a két veszteséget, így a fenti képlet a következőképpen írható át:
Az ecd az antenna sugárzási hatásfoka, a Γ pedig a reflexiós együttható.
2. Nyereség és realizált nyereség
Az antenna teljesítményének leírására egy másik hasznos mérőszám az erősítés. Bár az antenna erősítése szorosan összefügg az irányítottsággal, ez egy olyan paraméter, amely figyelembe veszi mind az antenna hatékonyságát, mind az irányítottságát. Az irányítottság egy olyan paraméter, amely csak az antenna irányítottsági jellemzőit írja le, tehát csak a sugárzási minta határozza meg.
Egy adott irányú antenna nyereségét úgy definiáljuk, mint "a sugárzási intenzitás adott irányú és a teljes bemeneti teljesítmény arányának 4π-szorosa". Ha nincs megadva irány, akkor általában a maximális sugárzás irányában mért nyereséget vesszük. Ezért általában:
Általánosságban relatív erősítésről van szó, amelyet úgy definiálunk, mint "a teljesítményerősítés aránya egy adott irányban egy referenciaantenna teljesítményéhez képest egy referencia irányban". Az antenna bemeneti teljesítményének egyenlőnek kell lennie. A referenciaantenna lehet vibrátoros, kürt- vagy más antenna. A legtöbb esetben egy nem irányított pontforrást használnak referenciaantennaként. Ezért:
A teljes kisugárzott teljesítmény és a teljes bemeneti teljesítmény közötti összefüggés a következő:
Az IEEE szabvány szerint „az erősítés nem tartalmazza az impedancia-eltérésből (reflexiós veszteség) és a polarizáció-eltérésből (veszteség) eredő veszteségeket.” Két erősítési koncepció létezik, az egyiket erősítésnek (G), a másikat pedig elérhető erősítésnek (Gre) nevezik, amely figyelembe veszi a reflexiós/eltéréses veszteségeket.
Az erősítés és az irányítottság közötti kapcsolat a következő:
Ha az antenna tökéletesen illeszkedik az átviteli vonalhoz, azaz az antenna bemeneti impedanciája (Zin) megegyezik a vonal karakterisztikus impedanciájával (Zc) (|Γ| = 0), akkor az erősítés és az elérhető erősítés egyenlő (Gre = G).
Az antennákról bővebben itt olvashat:
Közzététel ideje: 2024. június 14.
