Účinnost anténypopisuje, jak efektivně se přijatý vysokofrekvenční výkon přeměňuje na vyzářený výkon. Je to klíčový parametr antény, protože ztráty ve vodičích, dielektrické ztráty a impedanční nesoulad mohou snížit využitelné vyzařování, i když má anténa vhodný diagram.
Základní vzorec pro radiační účinnost je:
Účinnost záření, eradiace= Pradiace/ Ppřijato
Celková účinnost zahrnuje také nesoulad na vstupu antény:
Celková účinnost, e0= (1 - |Γ|2) eradiace
kde Pradiaceje vyzářený výkon, Ppřijatoje akceptovaný výkon a Γ je vstupní koeficient odrazu. Tato příručka vysvětluje vzorce pro účinnost antény, mechanismy ztrát, zisk, směrovost, realizovaný zisk a běžné metody měření.
Účinnost antény: Definice a vzorce
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. S odkazem na obrázek 1(b) mohou být tyto ztráty 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.
Zisk, směrovost a realizovaný zisk
Směrovostpopisuje, jak koncentrovaný je vyzařovací diagram v daném směru.Získatkombinuje směrovost s účinností záření:
G = eradiaceD
kde G je zisk, D je směrovost a eradiaceje účinnost záření. Zisk tedy zohledňuje ztráty ve vodiči a dielektrické ztráty, ale obvykle nezahrnuje ztráty způsobené impedančním nesouladem.
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:
Realizovaný ziskzahrnuje vliv nesouladu vstupů a souvisí se ziskem vztahem:
Guvědomil si= (1 - |Γ|2)G
Pokud je anténa dobře přizpůsobena, realizovaný zisk se blíží zisku. Pokud je nepřizpůsobení významné, realizovaný zisk je nižší, i když vyzařovací diagram a vyzařovací účinnost zůstanou nezměněny.
Vztah mezi ziskem a směrovostí je:
Pokud je anténa dokonale sladěna s přenosovým vedením, |Γ| = 0 a realizovaný zisk se rovná zisku. V praktických systémech je třeba při porovnávání naměřených a simulovaných hodnot zohlednit také ztráty v kabelu a kalibrační referenční rovinu.
Klíčové faktory, které snižují účinnost antény
- Konečná vodivost vodiče a drsnost povrchu
- Dielektrické ztráty v substrátech, radomech a nosných materiálech
- Nesoulad impedance na napájecím zdroji
- Ztrátově přizpůsobovací sítě, konektory a napájecí struktury
- Instalace v blízkosti kovu, absorpčních materiálů nebo lidského těla
- Výrobní tolerance a frekvenčně závislé rozdělení proudu
Jak se měří účinnost antény
Metoda měření závisí na typu antény, frekvenčním rozsahu a dostupném testovacím zařízení. Mezi běžné přístupy patří porovnání zisku a směrovosti, integrace vyzařovacího diagramu, měření v dozvukové komoře a metoda Wheeler-cap pro vhodné elektricky malé antény. Pro dosažení smysluplných výsledků jsou nezbytné přesná kalibrace, korekce ztrát v kabelu, polarizační zarovnání a jasně definovaná referenční rovina.
Využití účinnosti a zisku při výběru antény
Účinnost, zisk, realizovaný zisk, šířka pásma, polarizace, šířka paprsku a PSV by měly být hodnoceny společně. Anténa s vysokou směrovostí může stále poskytovat nízký realizovaný zisk, pokud jsou ztráty nebo nesoulad nadměrné. Inženýři by měli porovnat hodnoty v celém provozním pásmu a za reprezentativních montážních podmínek.
Prozkoumejte RF MISOanténní řešenínebo si prohlédněte našemožnosti testování anténPro výběr specifický pro danou aplikaci sdělte týmu RF MISO informace o provozním pásmu, požadovaném zisku, polarizaci, montážních omezeních a testovacím prostředí.
Chcete-li se dozvědět více o anténách, navštivte prosím:
Čas zveřejnění: 14. června 2024
