Uporaben parameter za izračun sprejemne moči antene jeučinkovito območjeozefektivna zaslonka.Predpostavimo, da ravninski val z enako polarizacijo kot sprejemna antena vpada na anteno.Nadalje predpostavimo, da val potuje proti anteni v smeri največjega sevanja antene (smer, iz katere bi prejeli največ moči).
Potem jeefektivna zaslonkaparameter opisuje, koliko moči je zajeto iz danega ravninskega vala.Pustitipgostota moči ravninskega vala (v W/m^2).čeP_tpredstavlja moč (v vatih) na priključkih antene, ki so na voljo sprejemniku antene, potem:
Zato efektivna površina preprosto predstavlja, koliko moči zajame ravninski val in jo odda antena.To območje vpliva na izgube, ki so lastne anteni (ohmske izgube, dielektrične izgube itd.).
Splošno razmerje za efektivno zaslonko v smislu najvišjega ojačanja antene (G) katere koli antene je podano z:
Efektivno zaslonko ali učinkovito površino je mogoče izmeriti na dejanskih antenah s primerjavo z znano anteno z dano efektivno zaslonko ali z izračunom z uporabo izmerjenega ojačanja in zgornje enačbe.
Efektivna zaslonka bo uporaben koncept za izračun prejete moči iz ravnih valov.Če si želite ogledati to v akciji, pojdite na naslednji razdelek o formuli prenosa Friis.
Friisova prenosna enačba
Na tej strani predstavljamo eno najbolj temeljnih enačb v teoriji anten, tjFriisova prenosna enačba.Friisova enačba prenosa se uporablja za izračun moči, ki jo prejme ena antena (z ojačanjemG1), ko se oddaja z druge antene (z ojačanjemG2), ločeni z razdaljoRin deluje na frekvencifali valovna dolžina lambda.To stran je vredno prebrati nekajkrat in jo je treba v celoti razumeti.
Izpeljava Friisove formule za prenos
Za začetek izpeljave Friisove enačbe razmislite o dveh antenah v prostem prostoru (brez ovir v bližini), ločenih z razdaljoR:
Predpostavimo, da je （ ） vatov skupne moči dobavljenih oddajni anteni.Zaenkrat predpostavimo, da je oddajna antena vsesmerna, brez izgub in da je sprejemna antena v oddaljenem polju oddajne antene.Nato gostota močip(v vatih na kvadratni meter) ravninskega vala, ki vpada na sprejemno anteno na razdaljiRod oddajne antene je podana z:
Slika 1. Oddajna (Tx) in sprejemna (Rx) anteni ločeni zR.
Če ima oddajna antena ojačanje antene v smeri sprejemne antene, podano z（ ）, potem zgornja enačba gostote moči postane:
Izraz ojačanja vpliva na usmerjenost in izgube prave antene.Predpostavimo zdaj, da ima sprejemna antena efektivno zaslonko, podano z（ ）.Potem je moč, ki jo sprejme ta antena ( ), podana z:
Ker se efektivna zaslonka za katero koli anteno lahko izrazi tudi kot:
Nastalo prejeto moč lahko zapišemo kot:
Enačba1
To je znano kot Friisova formula prenosa.Povezuje izgubo poti prostega prostora, ojačanja antene in valovno dolžino s prejetimi in oddajnimi močmi.To je ena temeljnih enačb v teoriji anten, ki si jo je treba zapomniti (kot tudi zgornjo izpeljavo).
Druga uporabna oblika Friisove transmisijske enačbe je podana v enačbi [2].Ker sta valovna dolžina in frekvenca f povezani s svetlobno hitrostjo c (glejte uvod v stran s frekvenco), imamo Friisovo formulo prenosa glede na frekvenco:
Enačba2
Enačba [2] kaže, da se pri višjih frekvencah izgubi več moči.To je temeljni rezultat Friisove transmisijske enačbe.To pomeni, da bo pri antenah z določenimi ojačanji prenos energije največji pri nižjih frekvencah.Razlika med prejeto in oddano močjo je znana kot izguba poti.Povedano drugače, Friisova enačba prenosa pravi, da je izguba poti večja pri višjih frekvencah.Pomembnosti tega rezultata Friisove formule prenosa ni mogoče preceniti.Zato mobilni telefoni običajno delujejo na manj kot 2 GHz.Pri višjih frekvencah je lahko na voljo več frekvenčnega spektra, vendar povezana izguba poti ne bo omogočila kakovostnega sprejema.Kot nadaljnja posledica Frissove enačbe prenosa predpostavimo, da vas vprašajo o antenah 60 GHz.Če opazite, da je ta frekvenca zelo visoka, lahko trdite, da bo izguba poti previsoka za komunikacijo na dolge razdalje - in imate popolnoma prav.Pri zelo visokih frekvencah (60 GHz se včasih imenuje območje mm (milimetrskega vala)) je izguba poti zelo velika, zato je možna le komunikacija od točke do točke.To se zgodi, ko sta sprejemnik in oddajnik v istem prostoru in obrnjena drug proti drugemu.Kot nadaljnjo posledico Friis Transmission Formule, ali menite, da so operaterji mobilne telefonije zadovoljni z novim pasom LTE (4G), ki deluje na 700MHz?Odgovor je pritrdilen: to je nižja frekvenca, kot običajno delujejo antene, vendar iz enačbe [2] ugotavljamo, da bo zato manjša tudi izguba poti.Zato lahko s tem frekvenčnim spektrom "pokrijejo več prostora" in izvršni direktor družbe Verizon Wireless je pred kratkim ravno zaradi tega razloga ta poimenoval "visokokakovosten spekter".Dodatna opomba: Po drugi strani pa bodo morali izdelovalci mobilnih telefonov v kompaktno napravo vgraditi anteno z večjo valovno dolžino (nižja frekvenca = večja valovna dolžina), zato se je delo načrtovalca antene nekoliko bolj zapletlo!
Nazadnje, če anteni nista polarizacijsko usklajeni, bi lahko zgoraj prejeto moč pomnožili s faktorjem polarizacijske izgube (PLF), da bi pravilno upoštevali to neujemanje.Zgornjo enačbo [2] lahko spremenimo, da dobimo posplošeno Friisovo formulo prenosa, ki vključuje polarizacijsko neusklajenost:
Enačba3
Čas objave: Jan-08-2024
