Как caculate антенно Эффективность и антенна Усиление

Здесь мы вводим два фундаментальных параметров антенн: эффективность антенны и усиление антенны.
 

Эффективность антенны

Эффективность антенны связана с мощностью, подаваемой на антенну, и мощностью, излучаемой или рассеиваемой внутри антенны. У высокоэффективной антенны большая часть мощности, присутствующей на входе антенны, излучается. Антенна с низким КПД имеет большую часть мощности, поглощаемой в виде потерь внутри антенны или отражающейся от нее из-за несоответствия импеданса.
 

[Боковое примечание: сопротивление антенны обсуждается в следующем разделе. Несовпадение импеданса - это просто мощность, отраженная от антенны, потому что ее импеданс не является правильным значением; отсюда «несоответствие импеданса». ]
 

Потери, связанные с антенной, обычно представляют собой потери проводимости (из-за конечной проводимости антенны) и диэлектрические потери (из-за проводимости внутри диэлектрика, который может присутствовать внутри антенны).

 

Эффективность антенны (или эффективность излучения) можно записать как отношение излучаемой мощности к входной мощности антенны:

Эффективность - это, в конечном счете, коэффициент, дающий число от 0 до 1. Эффективность очень часто выражается в процентах; например, эффективность 0.5 равна 50%. Эффективность антенны также часто указывается в децибелах (дБ); эффективность 0.1 составляет 10% или (-10 дБ), а эффективность 0.5 или 50% составляет -3 дБ.

 

Уравнение [1] иногда называют эффективностью излучения антенны. Это отличает его от другого, иногда используемого термина, называемого «общая эффективность» антенны. Общая эффективность антенны - это эффективность излучения, умноженная на потери из-за рассогласования импеданса антенны, подключенной к линии передачи или приемнику (радио или передатчику). Это можно резюмировать в уравнении [2], где эффективность антенны является общая эффективность антенны, в сопротивление mismatchloss, является убыток антенны из-за несоответствия импеданса,  и общая эффективность IsThe эффективность излучения антенны.

 

 

С  всегда число от 0 до 1, общая эффективность антенны всегда меньше эффективности излучения антенны. Другими словами, эффективность излучения такая же, как и полная эффективность антенны, если не было потерь из-за рассогласования импеданса.

 

КПД - один из важнейших параметров антенны. Он может быть очень близок к 100% (или 0 дБ) для тарелок, рупорных антенн или полуволновых диполей без материалов, вызывающих потери. Антенны мобильных телефонов или антенны Wi-Fi в бытовой электронике обычно имеют КПД от 20% до 70 % (От -7 до -1.5 дБ). Потери часто связаны с электроникой и материалами, окружающими антенны; они имеют тенденцию поглощать часть излучаемой энергии (преобразовывая энергию в тепло), что снижает эффективность антенны. Автомобильные радиоантенны могут иметь общую эффективность антенны -20 дБ (эффективность 1%) на радиочастотах AM; Это связано с тем, что антенны намного меньше половины длины волны на рабочей частоте, что значительно снижает эффективность антенны. Радиосвязь поддерживается, потому что башня AM Broadcast использует очень высокую мощность передачи.

 

Улучшение потерь из-за рассогласования импеданса обсуждается в диаграммах Смита и в разделе согласования импеданса. Согласование импеданса может значительно повысить эффективность антенны.

 

Коэффициент усиления антенны

Термин «усиление антенны» описывает, какая мощность передается в направлении пикового излучения к мощности изотропного источника. Коэффициент усиления антенны чаще указывается в технических характеристиках реальной антенны, потому что он учитывает фактические возникающие потери.

 

Антенна с усилением 3 дБ означает, что мощность, принимаемая вдали от антенны, будет на 3 дБ (вдвое больше), чем мощность, полученная от изотропной антенны без потерь с той же входной мощностью.

 

Усиление антенны иногда рассматривается как функция угла, но когда указывается одно число, усиление - это «пиковое усиление» по всем направлениям. Коэффициент усиления антенны (G) может быть связан с направленностью (D) следующим образом:

 

 

Коэффициент усиления реальной антенны может достигать 40-50 дБ для очень больших спутниковых антенн (хотя это бывает редко). Направленность может составлять 1.76 дБ для реальной антенны (например, короткая дипольная антенна), но теоретически никогда не может быть меньше 0 дБ. Однако пиковое усиление антенны может быть произвольно низким из-за потерь или низкой эффективности. Электрически маленькие антенны (малые по сравнению с длиной волны частоты, на которой работает антенна) могут быть очень неэффективными, с усилением антенны ниже -10 дБ (даже без с учетом потерь рассогласования импеданса).

Оставить сообщение 

Список сообщений