Eficiència de l'antenadescriu amb quina eficàcia la potència de radiofreqüència acceptada es converteix en potència radiada. És un paràmetre clau de l'antena perquè la pèrdua del conductor, la pèrdua dielèctrica i la desajust d'impedància poden reduir la radiació utilitzable fins i tot quan l'antena té un patró adequat.
La fórmula bàsica de l'eficiència de la radiació és:
Eficiència de radiació, erad= Prad/ Pacceptat
L'eficiència total també inclou la discrepància a l'entrada de l'antena:
Eficiència total, e0= (1 - |Γ|2) erad
on Pradés la potència radiada, Pacceptatés la potència acceptada i Γ és el coeficient de reflexió d'entrada. Aquesta guia explica les fórmules d'eficiència de l'antena, els mecanismes de pèrdua, el guany, la directivitat, el guany realitzat i els mètodes de mesura habituals.
Eficiència de l'antena: definicions i fórmules
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.
Guany, directivitat i guany realitzat
Directivitatdescriu com de concentrat està el patró de radiació en una direcció determinada.Guanycombina la directivitat amb l'eficiència de radiació:
G = eradD
on G és el guany, D és la directivitat i eradés l'eficiència de radiació. Per tant, el guany té en compte la pèrdua del conductor i del dielèctric, però normalment exclou la pèrdua per desajust d'impedància.
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:
Guany realitzatinclou l'efecte de la discrepància d'entrada i està relacionat amb el guany per:
Gadonat= (1 - |Γ|2)G
Quan l'antena està ben adaptada, el guany realitzat s'aproxima al guany. Si la desadaptació és significativa, el guany realitzat és menor fins i tot quan el patró de radiació i l'eficiència de la radiació romanen sense canvis.
La relació entre guany i directivitat és:
Si l'antena està perfectament adaptada a la línia de transmissió, |Γ| = 0 i el guany realitzat és igual al guany. En sistemes pràctics, també s'han de tenir en compte les pèrdues del cable i el pla de referència de calibratge a l'hora de comparar els valors mesurats i simulats.
Factors clau que redueixen l'eficiència de l'antena
- Conductivitat i rugositat superficial d'un conductor finit
- Pèrdua dielèctrica en substrats, radomes i materials de suport
- Desajust d'impedància a l'alimentació
- Xarxes d'adaptació amb pèrdues, connectors i estructures d'alimentació
- Instal·lació a prop de metall, materials absorbents o el cos humà
- Toleràncies de fabricació i distribució de corrent dependent de la freqüència
Com es mesura l'eficiència de l'antena
El mètode de mesura depèn del tipus d'antena, el rang de freqüències i les instal·lacions de prova disponibles. Els enfocaments habituals inclouen la comparació de guany-directivitat, la integració del patró de radiació, les mesures de la cambra de reverberació i el mètode Wheeler-cap per a antenes elèctricament petites adequades. Un calibratge precís, la correcció de pèrdues de cable, l'alineació de polarització i un pla de referència clarament definit són essencials per obtenir resultats significatius.
Ús de l'eficiència i el guany en la selecció d'antenes
L'eficiència, el guany, el guany realitzat, l'amplada de banda, la polarització, l'amplada del feix i la ROE (variació de freqüència variable). Una antena d'alta directivitat encara pot oferir un guany realitzat deficient si la pèrdua o la discrepància és excessiva. Els enginyers haurien de comparar els valors a tota la banda operativa i en condicions de muntatge representatives.
Explora RF MISOsolucions d'anteneso revisar el nostrecapacitats de prova d'antenesPer a la selecció específica de l'aplicació, compartiu la banda operativa, el guany requerit, la polarització, les restriccions de muntatge i l'entorn de prova amb l'equip de RF MISO.
Per a més informació sobre les antenes, visiteu:
Data de publicació: 14 de juny de 2024
