L'eficiència d'una antena està relacionada amb la potència subministrada a l'antena i la potència irradiada per l'antena.Una antena altament eficient radiarà la major part de l'energia lliurada a l'antena.Una antena ineficient absorbeix la major part de la potència perduda dins de l'antena.Una antena ineficient també pot tenir molta energia reflectida a causa del desajust de la impedància.Redueix la potència radiada d'una antena ineficient en comparació amb una antena més eficient.
[Nota lateral: la impedància de l'antena es tractarà en un capítol posterior.El desajust d'impedància és la potència reflectida de l'antena perquè la impedància és un valor incorrecte.Per tant, això s'anomena desajust d'impedància.]
El tipus de pèrdua dins de l'antena és la pèrdua de conducció.Les pèrdues de conducció es deuen a la conductivitat finita de l'antena.Un altre mecanisme de pèrdua és la pèrdua dielèctrica.Les pèrdues dielèctriques a l'antena es deuen a la conducció del material dielèctric.Pot haver-hi material aïllant dins o al voltant de l'antena.
La relació entre l'eficiència de l'antena i la potència radiada es pot escriure com la potència d'entrada de l'antena.Aquesta és l'equació [1].També coneguda com a eficiència de l'antena de radiació.
[Equació 1]
L'eficiència és una relació.Aquesta relació és sempre una quantitat entre 0 i 1. L'eficiència es dona sovint en un punt percentual.Per exemple, una eficiència de 0,5 és fins a un 50% la mateixa.L'eficiència de l'antena també es cita sovint en decibels (dB).Una eficiència de 0,1 equival al 10%.Això també és igual a -10 decibels (-10 decibels).Una eficiència de 0,5 equival al 50%.Això també és igual a -3 decibels (dB).
La primera equació de vegades s'anomena eficiència de radiació de l'antena.Això el distingeix d'un altre terme d'ús comú anomenat eficàcia total de l'antena.Eficiència efectiva total Eficiència de radiació de l'antena multiplicada per la pèrdua de desajust d'impedància de l'antena.Les pèrdues de desajust d'impedància es produeixen quan l'antena està físicament connectada a la línia de transmissió o al receptor.Això es pot resumir en la fórmula [2].
[Equació 2]
fórmula [2]
La pèrdua de desajust d'impedància sempre és un nombre entre 0 i 1. Per tant, l'eficiència global de l'antena sempre és menor que l'eficiència de la radiació.Per reiterar-ho, si no hi ha pèrdues, l'eficiència de radiació és igual a l'eficiència total de l'antena a causa del desajust de la impedància.
Millorar l'eficiència és un dels paràmetres més importants de l'antena.Pot estar molt a prop del 100% amb una antena parabòlica, una antena de botzina o un dipol de mitja longitud d'ona sense cap material amb pèrdua al seu voltant.Les antenes de telèfons mòbils o d'electrònica de consum solen tenir una eficiència del 20% al 70%.Això equival a -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB).Sovint a causa de la pèrdua d'electrònica i materials que envolten l'antena.Aquests tendeixen a absorbir una mica de potència radiada.L'energia es converteix en energia calorífica i no hi ha radiació.Això redueix l'eficiència de l'antena.Les antenes de ràdio de cotxes poden funcionar a freqüències de ràdio AM amb una eficiència de l'antena de 0,01.[Això és 1% o -20 dB.] Aquesta ineficiència es deu al fet que l'antena és més petita que la meitat de la longitud d'ona a la freqüència de funcionament.Això redueix molt l'eficiència de l'antena.Els enllaços sense fil es mantenen perquè les torres de transmissió AM utilitzen una potència de transmissió molt alta.
Les pèrdues de desajust d'impedància es comenten a les seccions del Gràfic de Smith i Coincidència d'impedància.La concordança d'impedància pot millorar molt l'eficiència de l'antena.
Guany d'antena
El guany d'antena a llarg termini descriu quanta potència es transmet en la direcció de la radiació màxima, en relació amb una font isòtropa.El guany de l'antena es cita més habitualment al full d'especificacions d'una antena.El guany de l'antena és important perquè té en compte les pèrdues reals que es produeixen.
Una antena amb un guany de 3 dB significa que la potència rebuda de l'antena és 3 dB molt més alta que la que es rebria d'una antena isòtropa sense pèrdues amb la mateixa potència d'entrada.3 dB equivalen al doble de la font d'alimentació.
El guany de l'antena de vegades es parla en funció de la direcció o l'angle.Tanmateix, quan un sol número especifica el guany, aquest nombre és el guany màxim per a totes les direccions.La "G" del guany de l'antena es pot comparar amb la directivitat de la "D" de tipus futurista.
[Equació 3]
El guany d'una antena real, que pot ser tan alt com una antena parabòlica molt gran, és de 50 dB.La directivitat pot ser tan baixa com 1,76 dB com una antena real (com una antena dipol curta).La direccionalitat no pot ser mai inferior a 0 dB.Tanmateix, el guany màxim de l'antena pot ser arbitràriament petit.Això es deu a pèrdues o ineficiències.Les antenes elèctricament petites són antenes relativament petites que operen a la longitud d'ona de la freqüència a la qual funciona l'antena.Les antenes petites poden ser molt ineficients.El guany de l'antena sovint és per sota dels -10 dB, fins i tot quan no es té en compte el desajust de la impedància.
Hora de publicació: 16-nov-2023
