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, подаваемая на антенну.
На эффективность антенны влияет множество факторов, включая конструкцию антенны, материал, размер, рабочую частоту и т. д. Вообще говоря, чем выше эффективность антенны, тем эффективнее она может преобразовывать входную электрическую энергию в излучаемую энергию, тем самым улучшение качества передачи сигнала и снижение энергопотребления.
Поэтому эффективность является важным фактором при проектировании и выборе антенн, особенно в приложениях, требующих передачи на большие расстояния или предъявляющих строгие требования к энергопотреблению.
1. Эффективность антенны
Рисунок 1
Понятие эффективности антенны можно определить с помощью рисунка 1.
Суммарный КПД 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. Проводниковые и диэлектрические потери.
Общий КПД 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 экспериментальным путем. 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 одним полезным показателем для описания характеристик антенны является коэффициент усиления. Хотя коэффициент усиления антенны тесно связан с направленностью, это параметр, который учитывает как эффективность, так и направленность антенны. Направленность — это параметр, который описывает только характеристики направленности антенны, поэтому он определяется только диаграммой направленности.
Коэффициент усиления антенны в определенном направлении определяется как «4π-кратное отношение интенсивности излучения в этом направлении к общей входной мощности». Если направление не указано, обычно принимается усиление в направлении максимального излучения. Поэтому обычно существует:
В общем, это относится к относительному усилению, которое определяется как «отношение усиления мощности в заданном направлении к мощности эталонной антенны в опорном направлении». Входная мощность этой антенны должна быть одинаковой. Эталонная антенна может представлять собой вибратор, рупор или другую антенну. 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 называется усилением (G), а другая называется достижимым усилением (Gre), которая учитывает потери на отражение/рассогласование.
Связь между усилением и направленностью такова:
Если антенна идеально согласована с линией передачи, т. е. 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:
Время публикации: 14 июня 2024 г.
