Učinkovitost anteneopisuje, kako učinkovito se sprejeta radiofrekvenčna moč pretvori v sevano moč. Je ključni parameter antene, saj lahko izguba prevodnika, dielektrične izgube in neusklajenost impedance zmanjšajo uporabno sevanje, tudi če ima antena primeren vzorec.
Osnovna formula za učinkovitost sevanja je:
Učinkovitost sevanja, eradar= Pradar/ Psprejeto
Skupna učinkovitost vključuje tudi neusklajenost na vhodu antene:
Skupni izkoristek, e0= (1 - |Γ|2) eradar
kjer je Pradarje sevana moč, Psprejetoje sprejeta moč in Γ je vhodni koeficient odboja. Ta priročnik pojasnjuje formule za učinkovitost antene, mehanizme izgub, ojačanje, usmerjenost, realizirano ojačanje in običajne metode merjenja.
Učinkovitost antene: definicije in formule
Slika 1
Koncept učinkovitosti antene lahko opredelimo s pomočjo slike 1.
Skupni izkoristek antene e0 se uporablja za izračun izgub antene na vhodu in znotraj antenske strukture. Glede na sliko 1(b) so te izgube lahko posledica:
1. Odboji zaradi neusklajenosti med daljnovodom in anteno;
2. Izgube prevodnikov in dielektričnih izgub.
Skupno učinkovitost antene lahko izračunamo po naslednji formuli:
To pomeni, da je skupna učinkovitost = produkt učinkovitosti neusklajenosti, učinkovitosti prevodnika in dielektrične učinkovitosti.
Izračun izkoristka prevodnika in dielektričnega izkoristka je običajno zelo težaven, vendar ju je mogoče določiti s poskusi. Vendar pa poskusi ne morejo ločiti teh dveh izgub, zato lahko zgornjo formulo prepišemo kot:
ecd je sevalna učinkovitost antene, Γ pa je koeficient odboja.
Dobitek, usmerjenost in realizirani dobiček
Usmerjenostopisuje, kako koncentriran je vzorec sevanja v dani smeri.Dobitekzdružuje usmerjenost z učinkovitostjo sevanja:
G = eradarD
kjer je G ojačanje, D usmerjenost in eradarje učinkovitost sevanja. Ojačanje torej upošteva izgube prevodnika in dielektrika, običajno pa izključuje izgube zaradi neusklajenosti impedance.
Na splošno se nanaša na relativni dobiček, ki je opredeljen kot "razmerje med dobičkom moči v določeni smeri in močjo referenčne antene v referenčni smeri". Vhodna moč te antene mora biti enaka. Referenčna antena je lahko vibrator, rog ali druga antena. V večini primerov se kot referenčna antena uporablja neusmerjeni točkovni vir. Zato:
Razmerje med skupno sevano močjo in skupno vhodno močjo je naslednje:
Realizirani dobičekvključuje učinek vhodne neusklajenosti in je povezan z ojačanjem z:
Gspoznal= (1 - |Γ|2)G
Ko je antena dobro usklajena, se realizirani dobiček približa dobičku. Če je neusklajenost pomembna, je realizirani dobiček manjši, tudi če se vzorec sevanja in učinkovitost sevanja ostaneta nespremenjena.
Razmerje med ojačanjem in usmerjenostjo je:
Če je antena popolnoma usklajena z daljnovodom, je |Γ| = 0 in realizirani dobiček je enak dobičku. V praktičnih sistemih je treba pri primerjavi izmerjenih in simuliranih vrednosti upoštevati tudi izgube v kablu in referenčno ravnino za kalibracijo.
Ključni dejavniki, ki zmanjšujejo učinkovitost antene
- Končna prevodnost vodnika in hrapavost površine
- Dielektrične izgube v substratih, radomih in nosilnih materialih
- Neusklajenost impedance pri dovodu
- Izgubna ujemanja omrežij, konektorjev in napajalnih struktur
- Namestitev v bližini kovine, vpojnih materialov ali človeškega telesa
- Tolerance izdelave in frekvenčno odvisna porazdelitev toka
Kako se meri učinkovitost antene
Metoda merjenja je odvisna od vrste antene, frekvenčnega območja in razpoložljivih preskusnih zmogljivosti. Med običajne pristope spadajo primerjava ojačanja in usmerjenosti, integracija sevalnega vzorca, meritve v odmevni komori in metoda Wheeler-cap za ustrezne električno majhne antene. Za smiselne rezultate so bistveni natančna kalibracija, korekcija izgub v kablu, poravnava polarizacije in jasno definirana referenčna ravnina.
Uporaba učinkovitosti in ojačanja pri izbiri antene
Učinkovitost, ojačanje, realizirano ojačanje, pasovno širino, polarizacijo, širino snopa in VSWR je treba oceniti skupaj. Antena z visoko usmerjenostjo lahko še vedno zagotavlja slabo realizirano ojačanje, če so izgube ali neusklajenost prevelike. Inženirji bi morali primerjati vrednosti v celotnem delovnem pasu in pod reprezentativnimi pogoji montaže.
Raziščite RF MISOantenske rešitveali pa preglejte našezmogljivosti testiranja antenZa izbiro glede na aplikacijo delite delovni pas, zahtevano ojačanje, polarizacijo, omejitve montaže in testno okolje z ekipo RF MISO.
Če želite izvedeti več o antenah, obiščite:
Čas objave: 14. junij 2024
