De efficiëntie van eenantenneDit verwijst naar het vermogen van de antenne om ingevoerde elektrische energie om te zetten in uitgestraalde energie. In draadloze communicatie heeft de antenne-efficiëntie een belangrijke invloed op de kwaliteit van de signaaloverdracht en het energieverbruik.
De efficiëntie van de antenne kan worden uitgedrukt met de volgende formule:
Rendement = (Uitgestraald vermogen / Ingangsvermogen) * 100%
Daarbij is uitgestraald vermogen de elektromagnetische energie die door de antenne wordt uitgestraald, en ingangsvermogen de elektrische energie die aan de antenne wordt toegevoerd.
De efficiëntie van een antenne wordt beïnvloed door vele factoren, waaronder het antenneontwerp, het materiaal, de afmetingen, de werkfrequentie, enzovoort. Over het algemeen geldt: hoe hoger de efficiëntie van de antenne, hoe effectiever deze de ingevoerde elektrische energie kan omzetten in uitgestraalde energie, waardoor de kwaliteit van de signaaloverdracht verbetert en het energieverbruik afneemt.
Efficiëntie is daarom een belangrijke overweging bij het ontwerpen en selecteren van antennes, met name in toepassingen die transmissie over lange afstanden vereisen of strenge eisen stellen aan het energieverbruik.
1. Antenne-efficiëntie
Figuur 1
Het concept antenne-efficiëntie kan worden gedefinieerd aan de hand van Figuur 1.
De totale antenne-efficiëntie e0 wordt gebruikt om de antenneverliezen aan de ingang en binnen de antennestructuur te berekenen. Zoals weergegeven in 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 rendement van de antenne kan worden berekend met de volgende formule:
Dat wil zeggen: totale efficiëntie = product van mismatch-efficiëntie, geleider-efficiëntie en diëlektrische efficiëntie.
Het is doorgaans erg moeilijk om de geleidingsefficiëntie en de diëlektrische efficiëntie te berekenen, maar ze kunnen wel experimenteel worden bepaald. Experimenten kunnen de twee verliezen echter niet van elkaar onderscheiden, dus de bovenstaande formule kan als volgt worden herschreven:
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 (gain). Hoewel de versterking van een antenne nauw samenhangt met de richtingsgevoeligheid, is het een parameter die rekening houdt met zowel de efficiëntie als de richtingsgevoeligheid van de antenne. De richtingsgevoeligheid is een parameter die alleen de directionele eigenschappen van een antenne beschrijft en dus alleen wordt 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". Wanneer geen richting is gespecificeerd, wordt over het algemeen de versterking in de richting van maximale straling genomen. Daarom geldt over het algemeen:
Over het algemeen verwijst het naar relatieve versterking, gedefinieerd als "de verhouding tussen de vermogensversterking in een bepaalde richting en het vermogen van een referentieantenne in een referentierichting". Het ingangsvermogen van deze antenne moet gelijk zijn. De referentieantenne kan een vibrator, hoornantenne 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 de versterking geen verliezen als gevolg van impedantie-mismatch (reflectieverlies) en polarisatie-mismatch (verlies). Er zijn twee concepten voor versterking: versterking (G) en haalbare versterking (Gre), waarbij reflectie-/mismatchverliezen wel worden meegerekend.
De relatie tussen versterking en richtingsgevoeligheid is:
Als de antenne perfect is aangepast aan de transmissielijn, dat wil zeggen dat de ingangsimpedantie Zin van de antenne gelijk is aan de karakteristieke impedantie Zc van de lijn (|Γ| = 0), dan zijn de versterking en de haalbare versterking gelijk (Gre = G).
Ga voor meer informatie over antennes naar:
Geplaatst op: 14 juni 2024
