Эффективностьантеннаотносится к способности антенны преобразовывать входную электрическую энергию в излучаемую энергию. В беспроводной связи эффективность антенны оказывает важное влияние на качество передачи сигнала и энергопотребление.
Эффективность антенны можно выразить следующей формулой:
Эффективность = (Излучаемая мощность / Входная мощность) * 100%
Среди них излучаемая мощность — это электромагнитная энергия, излучаемая антенной, а входная мощность — это электрическая энергия, подводимая к антенне.
Эффективность антенны зависит от многих факторов, включая конструкцию антенны, материал, размер, рабочую частоту и т. д. В общем случае, чем выше эффективность антенны, тем эффективнее она может преобразовывать входную электрическую энергию в излучаемую энергию, тем самым улучшая качество передачи сигнала и снижая энергопотребление.
Поэтому эффективность является важным фактором при проектировании и выборе антенн, особенно в приложениях, требующих передачи данных на большие расстояния или имеющих строгие требования к энергопотреблению.
1. Эффективность антенны
Рисунок 1
Понятие эффективности антенны можно определить с помощью рисунка 1.
Общая эффективность антенны e0 используется для расчета потерь антенны на входе и внутри антенной конструкции. Ссылаясь на рисунок 1(b), эти потери могут быть вызваны:
1. Отражения из-за несоответствия линии передачи и антенны;
2. Потери в проводниках и диэлектриках.
Общую эффективность антенны можно получить по следующей формуле:
То есть общая эффективность = произведение эффективности рассогласования, эффективности проводника и диэлектрической эффективности.
Обычно очень сложно рассчитать эффективность проводника и диэлектрическую эффективность, но их можно определить экспериментально. Однако эксперименты не могут различить эти две потери, поэтому приведенную выше формулу можно переписать как:
ecd — эффективность излучения антенны, Γ — коэффициент отражения.
2. Прибыль и реализованная прибыль
Еще одной полезной метрикой для описания характеристик антенны является усиление. Хотя усиление антенны тесно связано с направленностью, это параметр, который учитывает как эффективность, так и направленность антенны. Направленность — это параметр, который описывает только направленные характеристики антенны, поэтому он определяется только диаграммой направленности.
Коэффициент усиления антенны в указанном направлении определяется как "4π умноженное на отношение интенсивности излучения в этом направлении к общей входной мощности". Если направление не указано, то обычно берется коэффициент усиления в направлении максимального излучения. Поэтому обычно бывает:
В общем случае это относится к относительному усилению, которое определяется как «отношение усиления мощности в указанном направлении к мощности опорной антенны в опорном направлении». Входная мощность на эту антенну должна быть одинаковой. Опорная антенна может быть вибратором, рупором или другой антенной. В большинстве случаев в качестве опорной антенны используется ненаправленный точечный источник. Поэтому:
Соотношение между общей излучаемой мощностью и общей входной мощностью следующее:
Согласно стандарту IEEE, «Усиление не включает потери из-за несоответствия импеданса (потери на отражение) и несоответствия поляризации (потери)». Существует две концепции усиления, одна из которых называется усилением (G), а другая называется достижимым усилением (Gre), которое учитывает потери из-за отражения/несоответствия.
Соотношение между усилением и направленностью следующее:
Если антенна идеально согласована с линией передачи, то есть входное сопротивление антенны Zin равно характеристическому сопротивлению Zc линии (|Γ| = 0), то коэффициент усиления и достижимый коэффициент усиления равны (Gre = G).
Чтобы узнать больше об антеннах, посетите сайт:
Время публикации: 14 июня 2024 г.
