L'eficiència d'unantenafa referència 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 fórmula següent:
Eficiència = (Potència radiada / Potència d'entrada) * 100%
Entre ells, la potència radiada és l'energia electromagnètica irradiada per l'antena, i la potència d'entrada és l'energia elèctrica que entra 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 termes generals, com més alta sigui l'eficiència de l'antena, més eficaçment pot convertir l'energia elèctrica d'entrada en energia irradiada, de manera que millorar la qualitat de la transmissió del senyal i reduir 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 a llarga distància o tenen requisits estrictes de consum d'energia.
1. Eficiència de l'antena
Figura 1
El concepte d'eficiència de l'antena es pot definir mitjançant la figura 1.
L'eficiència total de l'antena e0 s'utilitza per calcular les pèrdues d'antena a l'entrada i dins de l'estructura de l'antena. En referència a la figura 1(b), aquestes pèrdues poden ser degudes a:
1. Reflexions per desajust entre la línia de transmissió i l'antena;
2. Pèrdues conductores i dielèctriques.
L'eficiència total de l'antena es pot obtenir a partir de la fórmula següent:
És a dir, 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. Encara que el guany d'una antena està molt 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 ve 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 total d'entrada". 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 d'aquesta antena ha de ser igual. L'antena de referència pot ser un vibrador, una botzina 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 total d'entrada és la següent:
Segons l'estàndard IEEE, "El guany no inclou les pèrdues degudes al desajust d'impedància (pèrdua de reflexió) i el 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 de reflexió/desajustament.
La relació entre guany i directivitat és:
Si l'antena s'adapta perfectament a la línia de transmissió, és a dir, 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 possible són iguals (Gre = G ).
Per obtenir més informació sobre les antenes, visiteu:
Hora de publicació: 14-juny-2024
