De efficiëntie van een antenne hangt samen met het vermogen dat aan de antenne wordt geleverd en het vermogen dat door de antenne wordt uitgestraald.Een zeer efficiënte antenne straalt het grootste deel van de energie uit die aan de antenne wordt geleverd.Een inefficiënte antenne absorbeert het grootste deel van het verloren vermogen in de antenne.Bij een inefficiënte antenne kan ook veel energie worden gereflecteerd als gevolg van impedantie-mismatch.Verminder het uitgestraalde vermogen van een inefficiënte antenne in vergelijking met een efficiëntere antenne.
[Kanttekening: de antenne-impedantie wordt in een later hoofdstuk besproken.Impedantie-mismatch is gereflecteerd vermogen van de antenne omdat de impedantie een onjuiste waarde is.Daarom wordt dit impedantie-mismatch genoemd.]
Het type verlies binnen de antenne is geleidingsverlies.Geleidingsverliezen zijn te wijten aan de eindige geleidbaarheid van de antenne.Een ander verliesmechanisme is diëlektrisch verlies.Diëlektrische verliezen in de antenne zijn het gevolg van geleiding in het diëlektrische materiaal.Er kan isolatiemateriaal aanwezig zijn in of rond de antenne.
De verhouding tussen het rendement van de antenne en het uitgestraalde vermogen kan worden geschreven als het ingangsvermogen van de antenne.Dit is vergelijking [1].Ook bekend als stralingsefficiëntie antenne-efficiëntie.
[Vergelijking 1]
Efficiëntie is een verhouding.Deze verhouding is altijd een grootheid tussen 0 en 1. Vaak wordt de efficiëntie uitgedrukt in een procentpunt.Een rendement van 0,5 is bijvoorbeeld tot 50% hetzelfde.Antenne-efficiëntie wordt ook vaak uitgedrukt in decibel (dB).Een rendement van 0,1 komt overeen met 10%.Dit is ook gelijk aan -10 decibel (-10 decibel).Een rendement van 0,5 komt overeen met 50%.Dit is ook gelijk aan -3 decibel (dB).
De eerste vergelijking wordt soms de stralingsefficiëntie van de antenne genoemd.Dit onderscheidt het van een andere veelgebruikte term die de totale effectiviteit van de antenne wordt genoemd.Totaal effectief rendement Antennestralingsefficiëntie vermenigvuldigd met het verlies aan impedantie-mismatch van de antenne.Impedantie-mismatch-verliezen treden op wanneer de antenne fysiek is aangesloten op de transmissielijn of ontvanger.Dit kan worden samengevat in formule [2].
[Vergelijking 2]
formule [2]
Impedantie-mismatch-verlies is altijd een getal tussen 0 en 1. Daarom is de totale antenne-efficiëntie altijd lager dan de stralingsefficiëntie.Om dit nogmaals te benadrukken: als er geen verliezen zijn, is de stralingsefficiëntie gelijk aan de totale antenne-efficiëntie als gevolg van impedantie-mismatch.
Het verbeteren van de efficiëntie is een van de belangrijkste antenneparameters.Het kan heel dicht bij 100% zijn met een satellietschotel, hoornantenne of dipool met halve golflengte zonder enig verliesgevend materiaal eromheen.Antennes voor mobiele telefoons of antennes voor consumentenelektronica hebben doorgaans een efficiëntie van 20% -70%.Dit komt overeen met -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB).Vaak als gevolg van verlies van elektronica en materialen rondom de antenne.Deze hebben de neiging om wat uitgestraald vermogen te absorberen.De energie wordt omgezet in warmte-energie en er is geen straling.Dit vermindert de efficiëntie van de antenne.Autoradioantennes kunnen werken op AM-radiofrequenties met een antenne-efficiëntie van 0,01.[Dit is 1% of -20 dB.] Deze inefficiëntie komt doordat de antenne kleiner is dan een halve golflengte bij de werkfrequentie.Dit vermindert de efficiëntie van de antenne aanzienlijk.Draadloze verbindingen blijven in stand omdat AM-zendmasten een zeer hoog zendvermogen gebruiken.
Verliezen door impedantie-mismatch worden besproken in de secties Smith Chart en Impedance Matching.Impedantiematching kan de efficiëntie van de antenne aanzienlijk verbeteren.
Antenneversterking
Antenneversterking op lange termijn beschrijft hoeveel vermogen wordt verzonden in de richting van de piekstraling, ten opzichte van een isotrope bron.Antenneversterking wordt vaker vermeld in het specificatieblad van een antenne.Antenneversterking is belangrijk omdat hierbij rekening wordt gehouden met de werkelijke verliezen die optreden.
Een antenne met een versterking van 3 dB betekent dat het door de antenne ontvangen vermogen 3 dB veel hoger is dan het zou worden ontvangen van een verliesvrije isotrope antenne met hetzelfde ingangsvermogen.3 dB komt overeen met tweemaal de stroomtoevoer.
Antenneversterking wordt soms besproken als een functie van richting of hoek.Wanneer echter één enkel getal de versterking specificeert, dan is dat getal de piekversterking voor alle richtingen.De "G" van antenneversterking kan worden vergeleken met de richtingsgevoeligheid van "D" van het futuristische type.
[Vergelijking 3]
De versterking van een echte antenne, die net zo hoog kan zijn als een hele grote schotelantenne, is 50 dB.De richtingsgevoeligheid kan zo laag zijn als 1,76 dB, net als bij een echte antenne (zoals een korte dipoolantenne).De directionaliteit kan nooit kleiner zijn dan 0 dB.De piekantenneversterking kan echter willekeurig klein zijn.Dit komt door verliezen of inefficiënties.Elektrisch kleine antennes zijn relatief kleine antennes die werken op de golflengte van de frequentie waarop de antenne werkt.Kleine antennes kunnen erg inefficiënt zijn.De antenneversterking ligt vaak onder de -10 dB, zelfs als er geen rekening wordt gehouden met impedantie-mismatch.
Posttijd: 16 november 2023
