Antenna hatékonyságaleírja, hogy a felvett rádiófrekvenciás teljesítmény milyen hatékonyan alakul át kisugárzott teljesítménygé. Ez egy kulcsfontosságú antennaparaméter, mivel a vezetőveszteség, a dielektromos veszteség és az impedanciaeltérés csökkentheti a hasznos sugárzást még akkor is, ha az antenna megfelelő karakterisztikával rendelkezik.
Az alapvető sugárzási hatékonyság képlete a következő:
Sugárzási hatékonyság, erad= Prad/ Pelfogadott
A teljes hatásfok magában foglalja az antenna bemeneténél tapasztalható eltérést is:
Teljes hatékonyság, e0= (1 - |Γ|2) erad
ahol Prada kisugárzott teljesítmény, Pelfogadottaz elfogadott teljesítmény, a Γ pedig a bemeneti reflexiós együttható. Ez az útmutató az antenna hatékonysági képleteit, a veszteségmechanizmusokat, az erősítést, az irányítottságot, a realizált erősítést és az elterjedt mérési módszereket ismerteti.
Antennahatékonyság: Definíciók és képletek
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.
Nyereség, irányítottság és realizált nyereség
Irányítottságleírja, hogy mennyire koncentrált a sugárzási minta egy adott irányban.Nyereségaz irányítottságot a sugárzási hatékonysággal ötvözi:
G = eradD
ahol G az erősítés, D az irányítottság és erada sugárzási hatásfok. Az erősítés tehát figyelembe veszi a vezető és a dielektromos veszteséget, de általában nem tartalmazza az impedancia-illesztési veszteséget.
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:
Realizált nyereségmagában foglalja a bemeneti eltérés hatását, és az alábbiak szerint kapcsolódik az erősítéshez:
Grájött= (1 - |Γ|2)G
Amikor az antenna jól van illesztve, a realizált erősítés megközelíti az erősítést. Ha az eltérés jelentős, a realizált erősítés alacsonyabb, még akkor is, ha a sugárzási minta és a sugárzási hatásfok változatlan marad.
Az erősítés és az irányítottság közötti kapcsolat a következő:
Ha az antenna tökéletesen illeszkedik az átviteli vonalhoz, |Γ| = 0, és a realizált erősítés egyenlő az erősítéssel. A gyakorlati rendszerekben a kábelveszteséget és a kalibrációs referenciasíkot is figyelembe kell venni a mért és a szimulált értékek összehasonlításakor.
Az antenna hatékonyságát csökkentő fő tényezők
- Véges vezetőképesség és felületi érdesség
- Dielektromos veszteség szubsztrátokban, radomokban és hordozóanyagokban
- Impedancia eltérés a betáplálásnál
- Veszteséges illesztési hálózatok, csatlakozók és betáplálási struktúrák
- Telepítés fém, elnyelő anyagok vagy emberi test közelében
- Gyártási tűrések és frekvenciafüggő árameloszlás
Hogyan mérik az antenna hatékonyságát?
A mérési módszer az antenna típusától, a frekvenciatartománytól és a rendelkezésre álló tesztlétesítményektől függ. Az elterjedt megközelítések közé tartozik az erősítés-irányultság összehasonlítása, a sugárzási minta integrációja, a visszhangkamrás mérések és a Wheeler-cap módszer a megfelelő elektromosan kis antennák esetében. A pontos kalibrálás, a kábelveszteség korrekciója, a polarizáció beállítása és a világosan meghatározott referenciasík elengedhetetlen a hasznos eredményekhez.
A hatékonyság és a nyereség használata az antenna kiválasztásában
A hatásfokot, az erősítést, a realizált erősítést, a sávszélességet, a polarizációt, a nyalábszélességet és a VSWR-t együttesen kell értékelni. Egy nagy irányítottságú antenna is gyenge realizált erősítést biztosíthat, ha a veszteség vagy az eltérés túlzott. A mérnököknek össze kell hasonlítaniuk az értékeket a teljes működési sávban és reprezentatív szerelési körülmények között.
Fedezze fel az RF MISO-tantenna megoldásokvagy tekintse át a miantenna tesztelési lehetőségekAlkalmazásspecifikus kiválasztáshoz ossza meg az RF MISO csapattal a működési sávot, a szükséges erősítést, a polarizációt, a szerelési korlátozásokat és a tesztkörnyezetet.
Az antennákról bővebben itt olvashat:
Közzététel ideje: 2024. június 14.
