Effektiviteten af enantennerefererer til antennens evne til at omdanne inputelektrisk energi til udstrålet energi. I trådløs kommunikation har antenneeffektivitet en vigtig indflydelse på signaltransmissionskvaliteten og strømforbruget.
Antennens effektivitet kan udtrykkes ved følgende formel:
Effektivitet = (Udstrålet effekt / Indgangseffekt) * 100%
Blandt dem er udstrålet effekt den elektromagnetiske energi, der udstråles af antennen, og indgangseffekt er den elektriske energi, der tilføres antennen.
En antennes effektivitet påvirkes af mange faktorer, herunder antennedesign, materiale, størrelse, driftsfrekvens osv. Generelt set gælder det, at jo højere antennens effektivitet er, desto mere effektivt kan den omdanne den indgående elektriske energi til udstrålet energi, hvorved kvaliteten af signaltransmissionen forbedres og strømforbruget reduceres.
Derfor er effektivitet en vigtig overvejelse ved design og valg af antenner, især i applikationer, der kræver transmission over lange afstande eller har strenge krav til strømforbrug.
1. Antenneeffektivitet
Figur 1
Begrebet antenneeffektivitet kan defineres ved hjælp af figur 1.
Den samlede antenneeffektivitet e0 bruges til at beregne antennetabene ved indgangen og inden for antennestrukturen. Med henvisning til figur 1(b) kan disse tab skyldes:
1. Reflektioner på grund af uoverensstemmelse mellem transmissionslinjen og antennen;
2. Leder- og dielektriske tab.
Den samlede antenneeffektivitet kan udledes af følgende formel:
Det vil sige, total effektivitet = produktet af mismatch-effektivitet, ledereffektivitet og dielektrisk effektivitet.
Det er normalt meget vanskeligt at beregne ledereffektivitet og dielektrisk effektivitet, men de kan bestemmes ved eksperimenter. Eksperimenter kan dog ikke skelne mellem de to tab, så ovenstående formel kan omskrives som:
ecd er antennens strålingseffektivitet, og Γ er reflektionskoefficienten.
2. Gevinst og realiseret gevinst
En anden nyttig måleenhed til at beskrive antennens ydeevne er forstærkning. Selvom en antennes forstærkning er tæt forbundet med retningsvirkning, er det en parameter, der tager højde for både antennens effektivitet og retningsvirkning. Retningsvirkning er en parameter, der kun beskriver en antennes retningsbestemte egenskaber, så den bestemmes kun af strålingsmønsteret.
Forstærkningen af en antenne i en bestemt retning er defineret som "4π gange forholdet mellem strålingsintensiteten i den retning og den samlede indgangseffekt." Når der ikke er angivet nogen retning, tages forstærkningen i retning af maksimal stråling generelt. Derfor er der generelt:
Generelt refererer det til relativ forstærkning, som defineres som "forholdet mellem effektforstærkningen i en bestemt retning og effekten af en referenceantenne i en referenceretning". Indgangseffekten til denne antenne skal være den samme. Referenceantennen kan være en vibrator, et horn eller en anden antenne. I de fleste tilfælde anvendes en ikke-retningsbestemt punktkilde som referenceantenne. Derfor:
Forholdet mellem den samlede udstrålede effekt og den samlede indgangseffekt er som følger:
Ifølge IEEE-standarden "inkluderer forstærkning ikke tab på grund af impedansmismatch (refleksionstab) og polarisationsmismatch (tab)." Der er to forstærkningsbegreber, det ene kaldes forstærkning (G) og det andet kaldes opnåelig forstærkning (Gre), som tager højde for refleksions-/mismatchtab.
Forholdet mellem forstærkning og retningsvirkning er:
Hvis antennen er perfekt tilpasset transmissionslinjen, dvs. hvis antennens indgangsimpedans Zin er lig med linjens karakteristiske impedans Zc (|Γ| = 0), så er forstærkningen og den opnåelige forstærkning ens (Gre = G).
For at lære mere om antenner, besøg venligst:
Opslagstidspunkt: 14. juni 2024
