En antenns effektivitet är relaterad till den effekt som tillförs antennen och den effekt som antennen utstrålar. En högeffektiv antenn kommer att utstråla det mesta av den energi som levereras till antennen. En ineffektiv antenn absorberar det mesta av den effekt som går förlorad i antennen. En ineffektiv antenn kan också få mycket energi att reflekteras ut på grund av impedansavvikelse. Minska den utstrålade effekten från en ineffektiv antenn jämfört med en mer effektiv antenn.
[Sidnotering: Antennimpedans diskuteras i ett senare kapitel. Impedansavvikelse är reflekterad effekt från antennen eftersom impedansen har ett felaktigt värde. Därför kallas detta impedansavvikelse.]
Förlusttypen i antennen är ledningsförlust. Ledningsförluster beror på antennens begränsade konduktivitet. En annan mekanism för förlust är dielektrisk förlust. Dielektriska förluster i antennen beror på ledning i det dielektriska materialet. Isolerande material kan finnas inuti eller runt antennen.
Förhållandet mellan antennens verkningsgrad och den utstrålade effekten kan skrivas som antennens ineffekt. Detta är ekvation [1]. Även känt som antennverkningsgrad med strålningseffektivitet.
[Ekvation 1]
Verkningsgrad är ett förhållande. Detta förhållande är alltid en kvantitet mellan 0 och 1. Verkningsgrad anges ofta i procent. Till exempel är en verkningsgrad på 0,5 upp till 50 % densamma. Antennverkningsgrad anges också ofta i decibel (dB). En verkningsgrad på 0,1 är lika med 10 %. Detta är också lika med -10 decibel (-10 decibel). En verkningsgrad på 0,5 är lika med 50 %. Detta är också lika med -3 decibel (dB).
Den första ekvationen kallas ibland antennens strålningseffektivitet. Detta skiljer den från en annan vanligt förekommande term som kallas antennens totala effektivitet. Total effektiv effektivitet Antennens strålningseffektivitet multiplicerad med antennens impedansmissmatchningsförlust. Impedansmissmatchningsförluster uppstår när antennen är fysiskt ansluten till transmissionsledningen eller mottagaren. Detta kan sammanfattas i formel [2].
[Ekvation 2]
formel [2]
Förlusten vid impedansmissmatchning är alltid ett tal mellan 0 och 1. Därför är den totala antennens effektivitet alltid mindre än strålningseffektiviteten. För att upprepa detta, om det inte finns några förluster är strålningseffektiviteten lika med den totala antennens effektivitet på grund av impedansmissmatchning.
Att förbättra effektiviteten är en av de viktigaste antennparametrarna. Den kan vara mycket nära 100 % med en parabolantenn, hornantenn eller halvvåglängdsdipol utan något förlustbringande material runt omkring. Mobiltelefonantenner eller konsumentelektronikantenner har vanligtvis en effektivitet 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 en del utstrålad effekt. Energin omvandlas till värmeenergi och det finns ingen strålning. Detta minskar antennens effektivitet. Bilradioantenner kan arbeta 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 driftsfrekvensen. Detta minskar antennens effektivitet avsevärt. Trådlösa länkar upprätthålls eftersom AM-sändningstorn använder mycket hög sändningseffekt.
Förluster orsakade av impedansmatchning diskuteras i avsnitten Smith-diagram och impedansmatchning. Impedansmatchning kan avsevärt förbättra antennens effektivitet.
Antennförstärkning
Långsiktig antennförstärkning beskriver hur mycket effekt som överförs i toppstrålningsriktningen, i förhållande till en isotropisk källa. Antennförstärkning anges oftare i specifikationsbladet för en antenn. Antennförstärkning är viktig eftersom den tar hänsyn till de faktiska förluster som uppstår.
En antenn med 3 dB förstärkning innebär att effekten som tas emot från antennen är 3 dB mycket högre än den skulle tas emot från en förlustfri isotropisk antenn med samma ineffekt. 3 dB motsvarar dubbelt så mycket strömförsörjning.
Antennförstärkning diskuteras ibland som en funktion av riktning eller vinkel. Men när ett enda tal anger förstärkningen, så är det talet toppförstärkningen för alla riktningar. Antennförstärkningens "G" kan jämföras med riktningsförmågan hos "D" av futuristisk typ.
[Ekvation 3]
Förstärkningen för en riktig antenn, som kan vara lika hög som en mycket stor parabolantenn, är 50 dB. Riktningsförmågan kan vara så låg som 1,76 dB som en riktig antenn (som en kort dipolantenn). Riktningsförmågan kan aldrig vara mindre än 0 dB. Antennens maximala förstärkning kan dock vara godtyckligt liten. Detta beror på förluster eller ineffektivitet. Elektriskt små antenner är relativt små antenner som arbetar vid våglängden för den frekvens som antennen arbetar med. Små antenner kan vara mycket ineffektiva. Antennförstärkningen är ofta under -10 dB, även när impedansavvikelsen inte beaktas.
Publiceringstid: 16 november 2023
