Antenneeffektivitetbeskriver, hvor effektivt modtaget RF-effekt omdannes til udstrålet effekt. Det er en vigtig antenneparameter, fordi ledertab, dielektrisk tab og impedansmismatch kan reducere brugbar stråling, selv når antennen har et passende mønster.
Den grundlæggende formel for strålingseffektivitet er:
Strålingseffektivitet, erad= Prad/ Paccepteret
Den samlede effektivitet inkluderer også uoverensstemmelse ved antenneindgangen:
Samlet effektivitet, e0= (1 - |Γ|2) erad
hvor Prader udstrålet effekt, Pacceptereter accepteret effekt, og Γ er inputreflektionskoefficienten. Denne vejledning forklarer antenneeffektivitetsformler, tabsmekanismer, forstærkning, retningsvirkning, realiseret forstærkning og almindelige målemetoder.
Antenneeffektivitet: Definitioner og formler
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.
Gevinst, retningsvirkning og realiseret gevinst
Retningsbestemthedbeskriver, hvor koncentreret strålingsmønsteret er i en given retning.Gevinstkombinerer retningsbestemthed med strålingseffektivitet:
G = eradD
hvor G er forstærkning, D er retningsvirkning og erader strålingseffektivitet. Forstærkningen tager derfor højde for leder- og dielektrisk tab, men ekskluderer normalt tab ved impedansmismatch.
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:
Realiseret gevinstinkluderer effekten af inputmismatch og er relateret til forstærkning ved:
Grealiseret= (1 - |Γ|2)G
Når antennen er godt tilpasset, nærmer den realiserede forstærkning sig forstærkningen. Hvis uoverensstemmelsen er betydelig, er den realiserede forstærkning lavere, selv når strålingsmønsteret og strålingseffektiviteten forbliver uændrede.
Forholdet mellem forstærkning og retningsvirkning er:
Hvis antennen er perfekt tilpasset transmissionslinjen, er |Γ| = 0, og den realiserede forstærkning er lig med forstærkningen. I praktiske systemer skal kabeltab og kalibreringsreferenceplanet også tages i betragtning, når målte og simulerede værdier sammenlignes.
Nøglefaktorer, der reducerer antenneeffektiviteten
- Endelig lederledningsevne og overfladeruhed
- Dielektrisk tab i substrater, radomer og støttematerialer
- Impedansuoverensstemmelse ved tilførslen
- Tabsgivende matchende netværk, stik og feedstrukturer
- Installation i nærheden af metal, absorberende materialer eller menneskekroppen
- Produktionstolerancer og frekvensafhængig strømfordeling
Hvordan antenneeffektivitet måles
Målemetoden afhænger af antennetype, frekvensområde og tilgængelige testfaciliteter. Almindelige tilgange omfatter sammenligning af forstærknings-retningsvirkning, integration af strålingsmønster, efterklangskammermålinger og Wheeler-cap-metoden for egnede elektrisk små antenner. Nøjagtig kalibrering, korrektion for kabeltab, polarisationsjustering og et klart defineret referenceplan er afgørende for meningsfulde resultater.
Brug af effektivitet og forstærkning i antennevalg
Effektivitet, forstærkning, realiseret forstærkning, båndbredde, polarisering, strålebredde og VSWR bør evalueres sammen. En antenne med høj retningsvirkning kan stadig levere dårlig realiseret forstærkning, hvis tabet eller uoverensstemmelsen er for stor. Ingeniører bør sammenligne værdier på tværs af hele driftsbåndet og under repræsentative monteringsforhold.
Udforsk RF MISOantenneløsningereller anmeld voresantennetestningsmulighederFor applikationsspecifik udvælgelse, del driftsbånd, nødvendig forstærkning, polarisering, monteringsbegrænsninger og testmiljø med RF MISO-teamet.
For at lære mere om antenner, besøg venligst:
Opslagstidspunkt: 14. juni 2024
