De efficiëntie van eenantenneVerwijst naar het vermogen van de antenne om ingevoerde elektrische energie om te zetten in uitgestraalde energie. In draadloze communicatie heeft de efficiëntie van de antenne een belangrijke invloed op de kwaliteit van de signaaloverdracht en het stroomverbruik.
De efficiëntie van de antenne kan worden uitgedrukt met de volgende formule:
Rendement = (Uitgestraald vermogen / Ingangsvermogen) * 100%
Het uitgestraalde vermogen is 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 veel factoren, waaronder het ontwerp, het materiaal, de grootte, de 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. Hierdoor wordt de kwaliteit van de signaaloverdracht verbeterd en het stroomverbruik verlaagd.
Daarom is efficiëntie een belangrijk aspect bij het ontwerpen en selecteren van antennes, vooral in toepassingen waarbij transmissie over grote afstanden nodig is of hoge eisen worden gesteld aan het stroomverbruik.
1. Antenne-efficiëntie
Figuur 1
Het begrip antenne-efficiëntie kan worden gedefinieerd met behulp van Figuur 1.
De totale antenne-efficiëntie e0 wordt gebruikt om de antenneverliezen bij de ingang en binnen de antennestructuur te berekenen. Zoals weergegeven in figuur 1(b), kunnen deze verliezen te wijten zijn aan:
1. Reflecties als gevolg van een verkeerde aansluiting tussen de transmissielijn en de antenne;
2. Geleider- en diëlektrische verliezen.
Het totale antennerendement kan worden verkregen met de volgende formule:
Dat wil zeggen dat het totale rendement = het product is van de mismatch-efficiëntie, de geleiderefficiëntie en de diëlektrische efficiëntie.
Het is meestal erg moeilijk om de geleiderefficiëntie en de diëlektrische efficiëntie te berekenen, maar ze kunnen experimenteel worden bepaald. Experimenteel gezien kunnen de twee verliezen echter niet van elkaar worden 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 de prestaties van een antenne is versterking. Hoewel de versterking van een antenne nauw verband houdt met de richtingsgevoeligheid, is het een parameter die rekening houdt met zowel de efficiëntie als de richtingsgevoeligheid van de antenne. Richtingsgevoeligheid 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". Wanneer geen richting is gespecificeerd, wordt over het algemeen de versterking in de richting van de maximale straling genomen. Daarom geldt over het algemeen:
In 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 tril-, hoorn- of andere antenne zijn. In de meeste gevallen wordt een niet-gerichte puntbron als referentieantenne gebruikt. Daarom:
De verhouding tussen het totale uitgestraalde vermogen en het totale ingangsvermogen is als volgt:
Volgens de IEEE-standaard omvat versterking geen verliezen als gevolg van impedantiemismatch (reflectieverlies) en polarisatiemismatch (verlies). Er zijn twee versterkingsconcepten: versterking (G) en de haalbare versterking (Gre), die rekening houdt met reflectie-/mismatchverliezen.
De relatie tussen versterking en richtingsgevoeligheid is:
Als de antenne perfect is afgestemd op 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).
Voor meer informatie over antennes kunt u terecht op:
Plaatsingstijd: 14 juni 2024
