Эффективность антенны зависит от мощности, подаваемой на антенну, и мощности, излучаемой антенной.Высокоэффективная антенна будет излучать большую часть энергии, поступающей на антенну.Неэффективная антенна поглощает большую часть мощности, теряемой внутри антенны.Неэффективная антенна также может отражать много энергии из-за несогласования импедансов.Уменьшите излучаемую мощность неэффективной антенны по сравнению с более эффективной антенной.
[Примечание: сопротивление антенны обсуждается в следующей главе.Несоответствие импеданса — это мощность, отраженная от антенны, поскольку импеданс имеет неправильное значение.Поэтому это называется рассогласованием импеданса.]
Тип потерь внутри антенны — потери проводимости.Потери проводимости обусловлены конечной проводимостью антенны.Другой механизм потерь – диэлектрические потери.Диэлектрические потери в антенне обусловлены проводимостью диэлектрического материала.Изоляционный материал может присутствовать внутри или вокруг антенны.
Отношение эффективности антенны к излучаемой мощности можно записать как входную мощность антенны.Это уравнение [1].Также известен как эффективность антенны с эффективностью излучения.
[Уравнение 1]
Эффективность – это соотношение.Этот коэффициент всегда представляет собой величину от 0 до 1. Эффективность часто выражается в процентах.Например, КПД 0,5 — это до 50% то же самое.Эффективность антенны также часто выражается в децибелах (дБ).КПД 0,1 равен 10%.Это также равно -10 децибелам (-10 децибел).КПД 0,5 равен 50%.Это также равно -3 децибелам (дБ).
Первое уравнение иногда называют эффективностью излучения антенны.Это отличает его от другого широко используемого термина, называемого общей эффективностью антенны.Общая эффективная эффективность Эффективность излучения антенны, умноженная на потери из-за рассогласования импеданса антенны.Потери из-за несогласования импеданса возникают, когда антенна физически подключена к линии передачи или приемнику.Это можно суммировать в формуле [2].
[Уравнение 2]
формула [2]
Потери из-за рассогласования импеданса всегда представляют собой число от 0 до 1. Следовательно, общая эффективность антенны всегда меньше эффективности излучения.Еще раз повторим: если потерь нет, эффективность излучения равна общей эффективности антенны из-за несогласования импедансов.
Повышение эффективности — один из важнейших параметров антенны.Она может быть очень близка к 100% при использовании спутниковой антенны, рупорной антенны или полуволнового диполя без каких-либо потерь вокруг нее.Антенны сотовых телефонов или антенны бытовой электроники обычно имеют эффективность 20–70%.Это эквивалентно -7 дБ -1,5 дБ (-7, -1,5 дБ).Часто из-за потери электроники и материалов, окружающих антенну.Они имеют тенденцию поглощать некоторую излучаемую мощность.Энергия преобразуется в тепловую энергию и излучение отсутствует.Это снижает эффективность антенны.Автомобильные радиоантенны могут работать на радиочастотах AM с эффективностью антенны 0,01.[Это 1% или -20 дБ.] Эта неэффективность связана с тем, что антенна имеет длину меньше половины длины волны на рабочей частоте.Это значительно снижает эффективность антенны.Беспроводные соединения поддерживаются, поскольку башни AM-вещания используют очень высокую мощность передачи.
Потери из-за рассогласования импеданса обсуждаются в разделах «Диаграмма Смита» и «Согласование импеданса».Согласование импеданса может значительно повысить эффективность антенны.
Усиление антенны
Долговременный коэффициент усиления антенны описывает, какая мощность передается в направлении пикового излучения относительно изотропного источника.Коэффициент усиления антенны чаще всего указывается в технических характеристиках антенны.Усиление антенны важно, поскольку оно учитывает фактические потери.
Антенна с коэффициентом усиления 3 дБ означает, что мощность, принимаемая от антенны, на 3 дБ намного выше, чем она была бы получена от изотропной антенны без потерь с той же входной мощностью.3 дБ эквивалентны удвоенной мощности источника питания.
Коэффициент усиления антенны иногда рассматривается как функция направления или угла.Однако если одно число определяет коэффициент усиления, то это число является пиковым коэффициентом усиления для всех направлений.Коэффициент усиления антенны «G» можно сравнить с направленностью «D» футуристического типа.
[Уравнение 3]
Коэффициент усиления настоящей антенны, которая может достигать размеров очень большой спутниковой антенны, составляет 50 дБ.Направленность может составлять всего 1,76 дБ, как у настоящей антенны (например, короткой дипольной антенны).Направленность никогда не может быть меньше 0 дБ.Однако пиковое усиление антенны может быть сколь угодно малым.Это связано с потерями или неэффективностью.Электрически малые антенны — это относительно небольшие антенны, которые работают на длине волны той же частоты, на которой работает антенна.Маленькие антенны могут быть очень неэффективными.Коэффициент усиления антенны часто ниже -10 дБ, даже если не учитывать рассогласование импедансов.
Время публикации: 16 ноября 2023 г.
