L'eficiència d'unantenaes refereix a la capacitat de l'antena per convertir l'energia elèctrica d'entrada en energia radiada. En les comunicacions sense fil, l'eficiència de l'antena té un impacte important en la qualitat de la transmissió del senyal i el consum d'energia.
L'eficiència de l'antena es pot expressar amb la següent fórmula:
Eficiència = (potència radiada / potència d'entrada) * 100%
Entre elles, la potència radiada és l'energia electromagnètica radiada per l'antena i la potència d'entrada és l'energia elèctrica d'entrada a l'antena.
L'eficiència d'una antena es veu afectada per molts factors, com ara el disseny de l'antena, el material, la mida, la freqüència de funcionament, etc. En general, com més alta sigui l'eficiència de l'antena, més eficaçment podrà convertir l'energia elèctrica d'entrada en energia radiada, millorant així la qualitat de la transmissió del senyal i reduint el consum d'energia.
Per tant, l'eficiència és una consideració important a l'hora de dissenyar i seleccionar antenes, especialment en aplicacions que requereixen transmissió de llarga distància o tenen requisits estrictes sobre el consum d'energia.
1. Eficiència de l'antena
Figura 1
El concepte d'eficiència d'antena es pot definir mitjançant la Figura 1.
L'eficiència total de l'antena e0 s'utilitza per calcular les pèrdues de l'antena a l'entrada i dins de l'estructura de l'antena. Si ens fixem en la figura 1(b), aquestes pèrdues poden ser degudes a:
1. Reflexions degudes a la desajust entre la línia de transmissió i l'antena;
2. Pèrdues de conductor i dielèctric.
L'eficiència total de l'antena es pot obtenir a partir de la següent fórmula:
És a dir, l'eficiència total = producte de l'eficiència de desajust, l'eficiència del conductor i l'eficiència dielèctrica.
Normalment és molt difícil calcular l'eficiència del conductor i l'eficiència dielèctrica, però es poden determinar mitjançant experiments. Tanmateix, els experiments no poden distingir les dues pèrdues, de manera que la fórmula anterior es pot reescriure com:
ecd és l'eficiència de radiació de l'antena i Γ és el coeficient de reflexió.
2. Guany i guany realitzat
Una altra mètrica útil per descriure el rendiment de l'antena és el guany. Tot i que el guany d'una antena està estretament relacionat amb la directivitat, és un paràmetre que té en compte tant l'eficiència com la directivitat de l'antena. La directivitat és un paràmetre que només descriu les característiques direccionals d'una antena, de manera que només està determinada pel patró de radiació.
El guany d'una antena en una direcció especificada es defineix com "4π vegades la relació entre la intensitat de la radiació en aquesta direcció i la potència d'entrada total". Quan no s'especifica cap direcció, generalment es pren el guany en la direcció de la radiació màxima. Per tant, generalment hi ha:
En general, es refereix al guany relatiu, que es defineix com "la relació entre el guany de potència en una direcció especificada i la potència d'una antena de referència en una direcció de referència". La potència d'entrada a aquesta antena ha de ser igual. L'antena de referència pot ser un vibrador, una bocina o una altra antena. En la majoria dels casos, s'utilitza una font puntual no direccional com a antena de referència. Per tant:
La relació entre la potència radiada total i la potència d'entrada total és la següent:
Segons l'estàndard IEEE, "el guany no inclou les pèrdues degudes a la desajust d'impedància (pèrdua per reflexió) i la desajust de polarització (pèrdua)". Hi ha dos conceptes de guany, un s'anomena guany (G) i l'altre s'anomena guany assolible (Gre), que té en compte les pèrdues per reflexió/desajust.
La relació entre guany i directivitat és:
Si l'antena està perfectament adaptada a la línia de transmissió, és a dir, si la impedància d'entrada de l'antena Zin és igual a la impedància característica Zc de la línia (|Γ| = 0), aleshores el guany i el guany assolible són iguals (Gre = G).
Per a més informació sobre les antenes, visiteu:
Data de publicació: 14 de juny de 2024
