Effektiviteten hos en antenn är relaterad till den effekt som tillförs antennen och den effekt som utstrålas av antennen. En mycket effektiv antenn kommer att utstråla det mesta av energin som levereras till antennen. En ineffektiv antenn absorberar det mesta av den ström som går förlorad i antennen. En ineffektiv antenn kan också ha mycket energi som reflekteras ut på grund av impedansfel. Minska den utstrålade effekten från en ineffektiv antenn jämfört med en mer effektiv antenn.
[Sidonot: Antennimpedans diskuteras i ett senare kapitel. Impedansfelanpassning reflekteras effekten från antennen eftersom impedansen är ett felaktigt värde. Därför kallas detta impedansfelanpassning. ]
Typ av förlust inom antennen är ledningsförlust. Ledningsförluster beror på antennens ändliga ledningsförmåga. En annan förlustmekanism är dielektrisk förlust. Dielektriska förluster i antennen beror på ledning i det dielektriska materialet. Isoleringsmaterial kan finnas inuti eller runt antennen.
Förhållandet mellan effektiviteten hos antennen och den utstrålade effekten kan skrivas som antennens ineffekt. Detta är ekvation [1]. Även känd som strålningseffektivitetsantenneffektivitet.
[Ekvation 1]
Effektivitet är ett förhållande. Detta förhållande är alltid en kvantitet mellan 0 och 1. Verkningsgraden anges ofta till en procentenhet. Till exempel är en verkningsgrad på 0,5 upp till 50 % densamma. Antennens effektivitet anges också ofta i decibel (dB). En verkningsgrad på 0,1 motsvarar 10 %. Detta är också lika med -10 decibel (-10 decibel). En verkningsgrad på 0,5 motsvarar 50 %. Detta är också lika med -3 decibel (dB).
Den första ekvationen kallas ibland antennens strålningseffektivitet. Detta skiljer den från en annan vanlig term som kallas antennens totala effektivitet. Total effektiv effektivitet Antennstrålningseffektivitet multiplicerad med impedansmissanpassningsförlusten för antennen. Impedansmissanpassningsförluster uppstår när antennen är fysiskt ansluten till transmissionsledningen eller mottagaren. Detta kan sammanfattas i formel [2].
[Ekvation 2]
formel [2]
Impedansmissanpassningsförlust är alltid ett tal mellan 0 och 1. Därför är den totala antenneffektiviteten alltid mindre än strålningseffektiviteten. För att upprepa detta, om det inte finns några förluster, är strålningseffektiviteten lika med den totala antenneffektiviteten på grund av impedansfelanpassning.
Att förbättra effektiviteten är en av de viktigaste antennparametrarna. Det kan vara mycket nära 100 % med en parabolantenn, hornantenn eller halvvågsdipol utan något förlustmaterial runt den. Mobiltelefonantenner eller konsumentelektronikantenner har vanligtvis en verkningsgrad på 20-70%. Detta motsvarar -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Ofta på grund av förlust av elektronik och material som omger antennen. Dessa tenderar att absorbera viss utstrålad kraft. Energin omvandlas till värmeenergi och det finns ingen strålning. Detta minskar antennens effektivitet. Bilradioantenner kan fungera vid AM-radiofrekvenser med en antenneffektivitet på 0,01. [Detta är 1% eller -20 dB. ] Denna ineffektivitet beror på att antennen är mindre än en halv våglängd vid driftfrekvensen. Detta minskar antennens effektivitet avsevärt. Trådlösa länkar upprätthålls eftersom AM-sändningstorn använder mycket hög sändningseffekt.
Impedansfelmatchningsförluster diskuteras i avsnitten Smith Chart och Impedansmatchning. Impedansmatchning kan avsevärt förbättra antennens effektivitet.
Antennförstärkning
Långsiktig antennförstärkning beskriver hur mycket effekt som sänds i toppstrålningsriktningen, i förhållande till en isotrop källa. Antennförstärkning anges oftare i specifikationsbladet för en antenn. Antennförstärkning är viktig eftersom den tar hänsyn till de faktiska förlusterna som uppstår.
En antenn med 3 dB förstärkning betyder att effekten som tas emot från antennen är 3 dB mycket högre än den skulle tas emot från en förlustfri isotrop antenn med samma ineffekt. 3 dB motsvarar dubbelt så mycket strömförsörjning.
Antennförstärkning diskuteras ibland som en funktion av riktning eller vinkel. Men när ett enstaka nummer anger förstärkningen är det numret toppförstärkningen för alla riktningar. Antennförstärkningens "G" kan jämföras med riktningen för "D" av futuristisk typ.
[Ekvation 3]
Förstärkningen av en riktig antenn, som kan vara lika hög som en mycket stor parabolantenn, är 50 dB. Riktbarheten kan vara så låg som 1,76 dB som en riktig antenn (som en kort dipolantenn). Riktningsgraden får aldrig vara mindre än 0 dB. Emellertid kan toppantennförstärkningen vara godtyckligt liten. Detta beror på förluster eller ineffektivitet. Elektriskt små antenner är relativt små antenner som arbetar vid våglängden av den frekvens som antennen arbetar med. Små antenner kan vara mycket ineffektiva. Antennförstärkningen är ofta under -10 dB, även när impedansmissanpassning inte beaktas.
Posttid: 2023-nov-16
