Effektiviteten hos enantennhänvisar till antennens förmåga att omvandla ingående elektrisk energi till utstrålad energi. Inom trådlös kommunikation har antennens effektivitet en viktig inverkan på signalöverföringskvaliteten och strömförbrukningen.
Antennens effektivitet kan uttryckas med följande formel:
Verkningsgrad = (Utstrålad effekt / Ineffekt) * 100 %
Bland dem är utstrålad effekt den elektromagnetiska energi som utstrålas av antennen, och ingångseffekt är den elektriska energi som matas in till antennen.
En antenns effektivitet påverkas av många faktorer, inklusive antenndesign, material, storlek, driftsfrekvens etc. Generellt sett, ju högre antennens effektivitet är, desto mer effektivt kan den omvandla den inkommande elektriska energin till utstrålad energi, vilket förbättrar signalöverföringens kvalitet och minskar strömförbrukningen.
Därför är effektivitet en viktig faktor vid design och val av antenner, särskilt i applikationer som kräver långdistansöverföring eller har strikta krav på strömförbrukning.
1. Antenneffektivitet
Figur 1
Begreppet antenneffektivitet kan definieras med hjälp av figur 1.
Den totala antennens effektivitet e0 används för att beräkna antennens förluster vid ingången och inom antennstrukturen. Med hänvisning till figur 1(b) kan dessa förluster bero på:
1. Reflektioner på grund av felmatchning mellan överföringsledningen och antennen;
2. Ledar- och dielektriska förluster.
Den totala antennens effektivitet kan erhållas från följande formel:
Det vill säga, total verkningsgrad = produkten av felanpassningsverkningsgrad, ledarverkningsgrad och dielektrisk verkningsgrad.
Det är vanligtvis mycket svårt att beräkna ledareffektivitet och dielektrisk effektivitet, men de kan bestämmas genom experiment. Experiment kan dock inte skilja de två förlusterna åt, så ovanstående formel kan skrivas om till:
ecd är antennens strålningseffektivitet och Γ är reflektionskoefficienten.
2. Vinst och realiserad vinst
Ett annat användbart mått för att beskriva antennens prestanda är förstärkning. Även om en antenns förstärkning är nära relaterad till riktningsförmågan, är det en parameter som tar hänsyn till både antennens effektivitet och riktningsförmåga. Riktningsförmåga är en parameter som endast beskriver antennens riktningsegenskaper, så den bestäms endast av strålningsmönstret.
Förstärkningen för en antenn i en specificerad riktning definieras som "4π gånger förhållandet mellan strålningsintensiteten i den riktningen och den totala ineffekten". När ingen riktning anges tas vanligtvis förstärkningen i riktningen för maximal strålning. Därför finns det generellt:
Generellt sett hänvisar det till relativ förstärkning, vilket definieras som "förhållandet mellan effektförstärkningen i en specificerad riktning och effekten hos en referensantenn i en referensriktning". Ineffekten till denna antenn måste vara lika stor. Referensantennen kan vara en vibrator, ett horn eller annan antenn. I de flesta fall används en icke-riktad punktkälla som referensantenn. Därför:
Förhållandet mellan total utstrålad effekt och total ineffekt är följande:
Enligt IEEE-standarden inkluderar "Förstärkning inte förluster på grund av impedansmissmatchning (reflektionsförlust) och polarisationsmissmatchning (förlust)." Det finns två förstärkningskoncept, ett kallas förstärkning (G) och det andra kallas uppnåelig förstärkning (Gre), vilket tar hänsyn till reflektions-/missmatchningsförluster.
Sambandet mellan förstärkning och riktningsverkan är:
Om antennen är perfekt anpassad till transmissionsledningen, det vill säga antennens ingångsimpedans Zin är lika med ledningens karakteristiska impedans Zc (|Γ| = 0), då är förstärkningen och den uppnåeliga förstärkningen lika (Gre = G).
För att lära dig mer om antenner, besök:
Publiceringstid: 14 juni 2024
