De efficiëntie van eenantenneverwijst naar het vermogen van de antenne om ingevoerde elektrische energie om te zetten in uitgestraalde energie.Bij draadloze communicatie heeft de antenne-efficiëntie een belangrijke invloed op de kwaliteit van de signaaloverdracht en het energieverbruik.
Het rendement van de antenne kan worden uitgedrukt met de volgende formule:
Efficiëntie = (uitgestraald vermogen / ingangsvermogen) * 100%
Onder hen is het uitgestraalde vermogen de elektromagnetische energie die door de antenne wordt uitgestraald, en het ingangsvermogen is de elektrische energie die naar de antenne wordt gevoerd.
De efficiëntie van een antenne wordt beïnvloed door vele factoren, waaronder antenneontwerp, materiaal, grootte, werkfrequentie, enz. Over het algemeen geldt: hoe hoger de efficiëntie van de antenne, hoe effectiever deze de ingevoerde elektrische energie kan omzetten in uitgestraalde energie, waardoor het verbeteren van de kwaliteit van de signaaloverdracht en het verminderen van het stroomverbruik.
Daarom is efficiëntie een belangrijke overweging bij het ontwerpen en selecteren van antennes, vooral in toepassingen die transmissie over lange afstanden vereisen of strenge eisen stellen aan het energieverbruik.
1. Antenne-efficiëntie
Figuur 1
Het concept van antenne-efficiëntie kan worden gedefinieerd met behulp van figuur 1.
De totale antenne-efficiëntie e0 wordt gebruikt om de antenneverliezen aan de ingang en binnen de antennestructuur te berekenen.Verwijzend naar figuur 1(b) kunnen deze verliezen het gevolg zijn van:
1. Reflecties als gevolg van een mismatch tussen de transmissielijn en de antenne;
2. Geleider- en diëlektrische verliezen.
Het totale antennerendement kan worden verkregen uit de volgende formule:
Dat wil zeggen, totale efficiëntie = product van mismatch-efficiëntie, geleiderefficiëntie en diëlektrische efficiëntie.
Het is meestal erg moeilijk om de efficiëntie van de geleider en de diëlektrische efficiëntie te berekenen, maar ze kunnen door experimenten worden bepaald.Experimenten kunnen de twee verliezen echter niet onderscheiden, dus de bovenstaande formule kan worden herschreven als:
ecd is de stralingsefficiëntie van de antenne en Γ is de reflectiecoëfficiënt.
2. Winst en gerealiseerde winst
Een andere nuttige maatstaf voor het beschrijven van antenneprestaties is de versterking.Hoewel de versterking van een antenne nauw verband houdt met de directiviteit, is het een parameter die rekening houdt met zowel de efficiëntie als de directiviteit van de antenne.Directiviteit is een parameter die alleen de richtingskarakteristieken van een antenne beschrijft, en wordt dus alleen bepaald door het stralingspatroon.
De versterking van een antenne in een bepaalde richting wordt gedefinieerd als "4π maal de verhouding van de stralingsintensiteit in die richting tot het totale ingangsvermogen."Als er geen richting is gespecificeerd, wordt doorgaans de versterking in de richting van maximale straling genomen.Daarom is er over het algemeen:
In het algemeen verwijst het naar de relatieve versterking, die wordt gedefinieerd als "de verhouding van de vermogensversterking in een bepaalde richting tot het vermogen van een referentieantenne in een referentierichting".Het ingangsvermogen naar deze antenne moet gelijk zijn.De referentieantenne kan een vibrator, hoorn of andere antenne zijn.In de meeste gevallen wordt een niet-directionele puntbron als referentieantenne gebruikt.Daarom:
De relatie tussen het totale uitgestraalde vermogen en het totale ingangsvermogen is als volgt:
Volgens de IEEE-standaard "omvat winst niet de verliezen als gevolg van impedantie-mismatch (reflectieverlies) en polarisatie-mismatch (verlies)."Er zijn twee versterkingsconcepten: de ene heet winst (G) en de andere heet haalbare winst (Gre), waarbij rekening wordt gehouden met reflectie-/mismatch-verliezen.
De relatie tussen versterking en directiviteit is:
Als de antenne perfect is afgestemd op de transmissielijn, dat wil zeggen dat de antenne-ingangsimpedantie Zin gelijk is aan de karakteristieke impedantie Zc van de lijn (|Γ| = 0), dan zijn de versterking en de haalbare versterking gelijk (Gre = G ).
Voor meer informatie over antennes kunt u terecht op:
Posttijd: 14 juni 2024
