Účinnost antény souvisí s výkonem dodávaným do antény a výkonem vyzařovaným anténou. Vysoce účinná anténa vyzařuje většinu energie dodávané do antény. Neúčinná anténa absorbuje většinu energie ztracené v anténě. Neúčinná anténa může také mít velké množství energie odražené v důsledku impedančního nesouladu. Snižte vyzářený výkon neúčinné antény ve srovnání s účinnější anténou.
[Poznámka: Impedance antény je popsána v pozdější kapitole. Impedanční nesoulad je odražený výkon od antény, protože impedance má nesprávnou hodnotu. Proto se to nazývá impedanční nesoulad.]
Typem ztráty v anténě jsou ztráty vedením. Ztráty vedením jsou způsobeny konečnou vodivostí antény. Dalším mechanismem ztrát jsou dielektrické ztráty. Dielektrické ztráty v anténě jsou způsobeny vedením v dielektrickém materiálu. Izolační materiál může být přítomen uvnitř antény nebo v jejím okolí.
Poměr účinnosti antény k vyzářenému výkonu lze zapsat jako vstupní výkon antény. Toto je rovnice [1]. Také známá jako vyzařovací účinnost antény.
[Rovnice 1]
Účinnost je poměr. Tento poměr je vždy množství mezi 0 a 1. Účinnost se často udává v procentech. Například účinnost 0,5 je až o 50 % stejná. Účinnost antény se také často uvádí v decibelech (dB). Účinnost 0,1 se rovná 10 %. To se také rovná -10 decibelům (-10 decibelů). Účinnost 0,5 se rovná 50 %. To se také rovná -3 decibelům (dB).
První rovnice se někdy nazývá vyzařovací účinnost antény. Tím se odlišuje od jiného běžně používaného termínu zvaného celková účinnost antény. Celková efektivní účinnost Vyzařovací účinnost antény vynásobená ztrátami v důsledku impedančního nesouladu antény. Ke ztrátám v důsledku impedančního nesouladu dochází, když je anténa fyzicky připojena k přenosovému vedení nebo přijímači. To lze shrnout ve vzorci [2].
[Rovnice 2]
vzorec [2]
Ztráta v důsledku impedanční nesouladu je vždy číslo mezi 0 a 1. Celková účinnost antény je tedy vždy menší než účinnost vyzařování. Abychom to zopakovali, pokud nedochází ke ztrátám, účinnost vyzařování se rovná celkové účinnosti antény v důsledku impedančního nesouladu.
Zlepšení účinnosti je jedním z nejdůležitějších parametrů antény. U satelitní paraboly, trychtýřové antény nebo dipólu s poloviční vlnovou délkou bez jakéhokoli ztrátového materiálu kolem nich se může účinnost velmi blížit 100 %. Antény mobilních telefonů nebo antény spotřební elektroniky mají obvykle účinnost 20 %–70 %. To odpovídá -7 dB až -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Často je to způsobeno ztrátou elektroniky a materiálů obklopujících anténu. Ty mají tendenci absorbovat část vyzářeného výkonu. Energie se přeměňuje na tepelnou energii a nedochází k žádnému záření. To snižuje účinnost antény. Antény autorádií mohou pracovat na AM rádiových frekvencích s účinností antény 0,01. [To je 1 % neboli -20 dB.] Tato neúčinnost je způsobena tím, že anténa je na provozní frekvenci menší než polovina vlnové délky. To výrazně snižuje účinnost antény. Bezdrátové spojení je udržováno, protože AM vysílací věže využívají velmi vysoký vysílací výkon.
Ztráty způsobené impedančním nesouladem jsou popsány v částech Smithův diagram a Impedanční přizpůsobení. Impedanční přizpůsobení může výrazně zlepšit účinnost antény.
Zisk antény
Dlouhodobý zisk antény popisuje, kolik energie je přenášeno ve směru špičkového vyzařování vzhledem k izotropnímu zdroji. Zisk antény se častěji uvádí ve specifikaci antény. Zisk antény je důležitý, protože zohledňuje skutečné ztráty, ke kterým dochází.
Anténa se ziskem 3 dB znamená, že výkon přijímaný z antény je o 3 dB mnohem vyšší, než by byl přijímán z bezztrátové izotropní antény se stejným vstupním výkonem. 3 dB odpovídá dvojnásobku výkonu zdroje.
Zisk antény je někdy diskutován jako funkce směru nebo úhlu. Pokud však zisk určuje jedno číslo, pak je toto číslo maximálním ziskem pro všechny směry. „G“ zisku antény lze porovnat se směrovostí „D“ futuristického typu.
[Rovnice 3]
Zisk skutečné antény, který může být až srovnatelný s velmi velkou satelitní parabolou, je 50 dB. Směrovost může být u skutečné antény (například u krátké dipólové antény) až 1,76 dB. Směrovost nikdy nemůže být menší než 0 dB. Špičkový zisk antény však může být libovolně malý. To je způsobeno ztrátami nebo neúčinností. Elektricky malé antény jsou relativně malé antény, které pracují na vlnové délce frekvence, na které pracuje anténa. Malé antény mohou být velmi neefektivní. Zisk antény je často pod -10 dB, a to i bez zohlednění impedančního nesouladu.
Čas zveřejnění: 16. listopadu 2023
