ЭффективностьантеннаЭффективность антенны определяется ее способностью преобразовывать входную электрическую энергию в излучаемую. В беспроводной связи эффективность антенны оказывает важное влияние на качество передачи сигнала и энергопотребление.
Эффективность антенны можно выразить следующей формулой:
КПД = (Излучаемая мощность / Входная мощность) * 100%
Среди них излучаемая мощность — это электромагнитная энергия, излучаемая антенной, а входная мощность — это электрическая энергия, поступающая на антенну.
На эффективность антенны влияет множество факторов, включая конструкцию антенны, материал, размер, рабочую частоту и т. д. В целом, чем выше эффективность антенны, тем эффективнее она преобразует входную электрическую энергию в излучаемую, тем самым улучшая качество передачи сигнала и снижая энергопотребление.
Поэтому эффективность является важным фактором при проектировании и выборе антенн, особенно в приложениях, требующих передачи на большие расстояния или имеющих 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 конструкции антенны. Как показано на рисунке 1(b), эти потери могут быть вызваны:
1. Отражения, вызванные несоответствием между линией передачи и антенной;
2. Потери в проводнике и диэлектрике.
Суммарную эффективность антенны можно рассчитать по следующей формуле:
То есть, общая эффективность равна произведению эффективности несоответствия, эффективности проводника и эффективности диэлектрика.
Рассчитать КПД проводника и диэлектрический КПД обычно очень сложно, но их можно определить экспериментально. Однако эксперименты не позволяют различить эти два типа потерь, поэтому приведенную выше формулу можно переписать следующим образом:
ecd — это эффективность излучения антенны, а 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, учитывающий как эффективность, так и направленность антенны. Направленность — это параметр, описывающий только направленные характеристики антенны, поэтому он определяется только диаграммой направленности.
Коэффициент усиления антенны в заданном направлении определяется как «4π, умноженное на отношение интенсивности излучения в этом направлении к общей входной мощности». Если направление не указано, обычно принимается коэффициент усиления в направлении максимального излучения. Следовательно, обычно выполняется следующее соотношение:
В общем, речь идёт об относительном усилении, которое определяется как «отношение усиления мощности в заданном направлении к мощности эталонной антенны в заданном направлении». Входная мощность этой антенны должна быть одинаковой. В качестве эталонной антенны может использоваться вибратор, рупор или другая антенна. В большинстве случаев в качестве эталонной антенны используется ненаправленный точечный источник. Следовательно:
Соотношение между суммарной излучаемой мощностью и суммарной потребляемой мощностью выглядит следующим образом:
Согласно стандарту IEEE, «усиление не включает потери, вызванные несоответствием импеданса (потери на отражение) и несоответствием поляризации (потери)». Существуют две концепции усиления: одна называется усилением (G), а другая — достижимым усилением (Gre), которое учитывает потери на отражение/несоответствие.
Соотношение между коэффициентом усиления 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:
Дата публикации: 14 июня 2024 г.
