ЭффективностьантеннаПод эффективностью антенны понимается способность антенны 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:
Эффективность = (Мощность излучения / Входная мощность) * 100%
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. Как правило, 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 предъявляющих 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 на входе и внутри антенной конструкции. Согласно рисунку 1(б), эти потери могут быть обусловлены:
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 диэлектрика, но их можно определить экспериментально. Однако эксперименты не позволяют разделить эти два вида потерь, поэтому приведенную выше формулу можно переписать следующим образом:
ecd — эффективность излучения антенны, Γ — коэффициент отражения.
2. Прибыль и реализованная прибыль
Ещё одним полезным показателем для описания характеристик антенны является коэффициент усиления. Хотя коэффициент усиления антенны тесно связан с её направленностью, этот параметр учитывает 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 «отношение интенсивности излучения в этом направлении к полной входной мощности, умноженное на 4π». Если направление не указано, обычно берётся коэффициент усиления в направлении максимального излучения. Таким образом, обычно получается:
В общем случае это относится к относительному усилению, которое определяется как «отношение коэффициента усиления мощности в заданном направлении к мощности опорной антенны в опорном направлении». Входная мощность этой антенны должна быть одинаковой. Опорная антенна может быть вибрационной, рупорной или другой антенной. В большинстве случаев в качестве опорной антенны используется ненаправленный точечный источник. Следовательно:
Соотношение между общей излучаемой мощностью и общей входной мощностью следующее:
Согласно стандарту IEEE, «усиление не включает потери, вызванные несоответствием импеданса (потери на отражение) и несоответствием поляризации (потери)». Существует два понятия усиления: одно называется усилением (G), а другое — достижимым усилением (Gre), которое учитывает потери, вызванные отражением/несоответствием.
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).
Более подробную информацию об антеннах можно найти на сайте:
Время публикации: 14 июня 2024 г.
