Účinnostanténaoznačuje schopnost antény převádět vstupní elektrickou energii na vyzařovanou energii. V bezdrátové komunikaci má účinnost antény důležitý vliv na kvalitu přenosu signálu a spotřebu energie.
Účinnost antény lze vyjádřit následujícím vzorcem:
Účinnost = (Vyzařovaný výkon / Vstupní výkon) * 100 %
Mezi nimi je vyzářený výkon elektromagnetická energie vyzařovaná anténou a vstupní výkon elektrická energie vstupující do antény.
Účinnost antény je ovlivněna mnoha faktory, včetně konstrukce antény, materiálu, velikosti, provozní frekvence atd. Obecně řečeno, čím vyšší je účinnost antény, tím efektivněji dokáže přeměnit vstupní elektrickou energii na vyzařovanou energii, čímž se zlepšuje kvalita přenosu signálu a snižuje spotřeba energie.
Účinnost je proto důležitým faktorem při návrhu a výběru antén, zejména v aplikacích, které vyžadují přenos na velké vzdálenosti nebo mají přísné požadavky na spotřebu energie.
1. Účinnost antény
Obrázek 1
Koncept účinnosti antény lze definovat pomocí obrázku 1.
Celková účinnost antény e0 se používá k výpočtu ztrát antény na vstupu a uvnitř anténní struktury. Jak je znázorněno na obrázku 1(b), tyto ztráty mohou být způsobeny:
1. Odrazy způsobené nesouladem mezi přenosovým vedením a anténou;
2. Ztráty vodiče a dielektrika.
Celkovou účinnost antény lze získat z následujícího vzorce:
To znamená, že celková účinnost = součin účinnosti nesouladu, účinnosti vodiče a dielektrické účinnosti.
Vypočítat účinnost vodiče a dielektrickou účinnost je obvykle velmi obtížné, ale lze je určit experimentálně. Experimenty však nedokážou tyto dvě ztráty rozlišit, takže výše uvedený vzorec lze přepsat jako:
ecd je vyzařovací účinnost antény a Γ je koeficient odrazu.
2. Zisk a realizovaný zisk
Další užitečnou metrikou pro popis výkonu antény je zisk. Ačkoli zisk antény úzce souvisí se směrovostí, je to parametr, který zohledňuje jak účinnost, tak směrovost antény. Směrovost je parametr, který popisuje pouze směrové charakteristiky antény, takže je určena pouze vyzařovacím diagramem.
Zisk antény v daném směru je definován jako „4π krát poměr intenzity záření v daném směru k celkovému vstupnímu výkonu“. Pokud není směr specifikován, obvykle se bere zisk ve směru maximálního záření. Proto obecně platí:
Obecně se to vztahuje k relativnímu zisku, který je definován jako „poměr zisku výkonu v daném směru k výkonu referenční antény v referenčním směru“. Vstupní výkon do této antény musí být stejný. Referenční anténou může být vibrační, trychtýřová nebo jiná anténa. Ve většině případů se jako referenční anténa používá nesměrový bodový zdroj. Proto:
Vztah mezi celkovým vyzářeným výkonem a celkovým vstupním výkonem je následující:
Podle standardu IEEE „Zisk nezahrnuje ztráty způsobené impedančním nesouladem (ztrátou odrazem) a polarizačním nesouladem (ztrátou).“ Existují dva koncepty zisku, jeden se nazývá zisk (G) a druhý se nazývá dosažitelný zisk (Gre), který zohledňuje ztráty odrazem/nesouladem.
Vztah mezi ziskem a směrovostí je:
Pokud je anténa dokonale sladěna s přenosovým vedením, tj. vstupní impedance antény Zin je rovna charakteristické impedanci vedení Zc (|Γ| = 0), pak jsou zisk a dosažitelný zisk stejné (Gre = G).
Chcete-li se dozvědět více o anténách, navštivte prosím:
Čas zveřejnění: 14. června 2024
