Hoe de antenne-efficiëntie en antenne Gain caculate

Hier zullen we introduceren twee fundamentele antenne parameters: antenne-efficiëntie en antenneversterking.
 

Antenne Efficiency

De efficiëntie van een antenne heeft betrekking op het vermogen dat aan de antenne wordt geleverd en het vermogen dat binnen de antenne wordt uitgestraald of gedissipeerd. Een hoogrenderende antenne heeft het meeste vermogen dat aanwezig is op de ingang van de antenne uitgestraald. Bij een antenne met een laag rendement wordt het grootste deel van het vermogen geabsorbeerd als verliezen in de antenne, of wordt het weggereflecteerd als gevolg van impedantie-aanpassing.
 

[Kanttekening: antenne-impedantie wordt in een later gedeelte besproken. Impedantie-mismatch is gewoon het vermogen dat wordt weerkaatst door een antenne omdat de impedantie niet de juiste waarde is; vandaar "impedancemismatch". ]
 

De verliezen die binnen een antenne zijn verbonden, zijn typisch de geleidingsverliezen (als gevolg van de eindige geleidbaarheid van de antenne) en diëlektrische verliezen (als gevolg van geleiding in een diëlektricum dat aanwezig kan zijn in een antenne).

 

De antenne-efficiëntie (of stralingsefficiëntie) kan worden geschreven als de verhouding tussen het uitgestraalde vermogen en het ingangsvermogen van de antenne:

Efficiëntie is uiteindelijk een ratio, die een getal tussen 0 en 1 oplevert. Efficiëntie wordt vaak in termen van een percentage genoemd; een efficiëntie van 0.5 is bijvoorbeeld hetzelfde als 50%. Antenne-efficiëntie wordt ook vaak uitgedrukt in decibel (dB); een efficiëntie van 0.1 is 10% of (-10 dB), en een efficiëntie van 0.5 of 50% is -3 dB.

 

Vergelijking [1] wordt soms de stralingsefficiëntie van de antenne genoemd. Dit onderscheidt het van een andere soms gebruikte term, de zogenaamde "totale efficiëntie" van een antenne. Het totale rendement van een antenne is het stralingsrendement vermenigvuldigd met het impedantie-mismatch-verlies van de antenne, wanneer deze is aangesloten op een transmissielijn of ontvanger (radio of zender). Dit kan worden samengevat in vergelijking [2], waar antenne-efficiëntie is de totale efficiëntie van de antenne, impedantie mismatchloss, is het verlies van de antenne als gevolg van impedantie mismatch,  en totaal rendement isthe stralingsefficiëntie antenne.

 

 

Sinds  is altijd een getal tussen 0 en 1, de totale antenne-efficiëntie is altijd lager dan de stralingsefficiëntie van de antenne. Anders gezegd, het stralingsrendement is hetzelfde als het totale antenne-rendement als er geen verlies was vanwege impedantie-aanpassing.

 

Efficiëntie is een van de belangrijkste antenneparameters. Het kan heel dicht bij 100% (of 0 dB) zijn voor schotel-, hoornantennes of dipolen met een halve golflengte zonder verlies van materialen om hen heen. Antennes voor mobiele telefoons of wifi-antennes in consumentenelektronica hebben doorgaans een efficiëntie van 20% -70 % (-7 tot -1.5 dB). De verliezen zijn vaak toe te schrijven aan de elektronica en materialen die de antennes omringen; deze hebben de neiging om een ​​deel van het uitgestraalde vermogen op te nemen (de energie wordt omgezet in warmte), waardoor de efficiëntie van de antenne afneemt. Autoradioantennes kunnen een totale antenne-efficiëntie hebben van -20 dB (1% efficiëntie) op de AM-radiofrequenties; dit komt doordat de antennes veel kleiner zijn dan een halve golflengte bij de operationele frequentie, wat de efficiëntie van de antenne aanzienlijk verlaagt. De radioverbinding blijft behouden omdat de AM Broadcast-toren een zeer hoog zendvermogen gebruikt.

 

Verbetering van het verlies van impedantie-mismatch wordt besproken in de sectie Smith-grafieken en impedantie-aanpassing. Impedancematching kan de efficiëntie van een antenne aanzienlijk verbeteren.

 

Antenneversterking

De term Antenna Gain beschrijft hoeveel vermogen wordt uitgezonden in de richting van piekstraling naar die van een isotrope bron. Antenneversterking wordt vaker genoemd in het specificatieblad van een echte antenne omdat het rekening houdt met de daadwerkelijke verliezen die optreden.

 

Een antenne met een versterking van 3 dB betekent dat het ontvangen vermogen ver van de antenne 3 dB hoger zal zijn (tweemaal zoveel) dan wat zou worden ontvangen van een verliesvrije isotrope antenne met hetzelfde ingangsvermogen.

 

Antenneversterking wordt soms besproken als een functie van hoek, maar wanneer een enkel getal wordt genoemd, is de versterking de 'piekversterking' over alle richtingen. Antenneversterking (G) kan worden gerelateerd aan gerichtheid (D) door:

 

 

De versterking van een echte antenne kan oplopen tot 40-50 dB voor zeer grote schotelantennes (hoewel dit zeldzaam is). Directiviteit kan zo laag zijn als 1.76 dB voor een echte antenne (voorbeeld: korte dipoolantenne), maar kan theoretisch nooit minder zijn dan 0 dB. De piekversterking van een antenne kan echter willekeurig laag zijn vanwege verliezen of een laag rendement. Elektrisch kleine antennes (klein ten opzichte van de golflengte van de frequentie waarop de antenne werkt) kunnen zeer inefficiënt zijn, met antenneversterkingen lager dan -10 dB (zelfs zonder rekening houdend met verlies van impedantie-mismatch).

Laat een bericht achter 

Message List