A eficiencia dunha antena está relacionada coa potencia subministrada á antena e a potencia radiada pola antena. Unha antena altamente eficiente radiará a maior parte da enerxía subministrada á antena. Unha antena ineficiente absorbe a maior parte da potencia perdida dentro da antena. Unha antena ineficiente tamén pode ter moita enerxía reflectida debido á desaxuste de impedancia. Reduce a potencia radiada dunha antena ineficiente en comparación cunha antena máis eficiente.
[Nota ao marxe: A impedancia da antena tratarase nun capítulo posterior. A desaxuste de impedancia é a potencia reflectida pola antena porque a impedancia é un valor incorrecto. Polo tanto, isto chámase desaxuste de impedancia.]
O tipo de perda dentro da antena é a perda por condución. As perdas por condución débense á condutividade finita da antena. Outro mecanismo de perda é a perda dieléctrica. As perdas dieléctricas na antena débense á condución no material dieléctrico. Pode haber material illante dentro ou arredor da antena.
A relación entre a eficiencia da antena e a potencia radiada pódese escribir como a potencia de entrada da antena. Esta é a ecuación [1]. Tamén coñecida como eficiencia de radiación eficiencia da antena.
[Ecuación 1]
A eficiencia é unha razón. Esta razón é sempre unha cantidade entre 0 e 1. A eficiencia adoita darse en porcentaxe. Por exemplo, unha eficiencia de 0,5 é ata un 50 % igual. A eficiencia da antena tamén adoita indicarse en decibeis (dB). Unha eficiencia de 0,1 é igual ao 10 %. Isto tamén é igual a -10 decibeis (-10 decibeis). Unha eficiencia de 0,5 é igual ao 50 %. Isto tamén é igual a -3 decibeis (dB).
A primeira ecuación ás veces chámase eficiencia de radiación da antena. Isto distínguea doutro termo de uso común chamado eficacia total da antena. Eficiencia efectiva total A eficiencia de radiación da antena multiplicada pola perda por desaxuste de impedancia da antena. As perdas por desaxuste de impedancia prodúcense cando a antena está conectada fisicamente á liña de transmisión ou ao receptor. Isto pódese resumir na fórmula [2].
[Ecuación 2]
fórmula [2]
A perda por desaxuste de impedancia é sempre un número entre 0 e 1. Polo tanto, a eficiencia global da antena é sempre menor que a eficiencia de radiación. Para reiterar isto, se non hai perdas, a eficiencia de radiación é igual á eficiencia total da antena debido á desaxuste de impedancia.
Mellorar a eficiencia é un dos parámetros máis importantes da antena. Pode estar moi preto do 100 % cunha antena parabólica, unha antena de trompeta ou un dipolo de media lonxitude de onda sen ningún material con perdas ao seu redor. As antenas de telefonía móbil ou as antenas de electrónica de consumo adoitan ter unha eficiencia do 20 % ao 70 %. Isto equivale a -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). A miúdo débese á perda de compoñentes electrónicos e materiais que rodean a antena. Estes tenden a absorber parte da potencia radiada. A enerxía convértese en enerxía térmica e non hai radiación. Isto reduce a eficiencia da antena. As antenas de radio para automóbiles poden funcionar a frecuencias de radio AM cunha eficiencia de antena de 0,01. [Isto é o 1 % ou -20 dB]. Esta ineficiencia débese a que a antena é máis pequena que a metade da lonxitude de onda na frecuencia de funcionamento. Isto reduce en gran medida a eficiencia da antena. As conexións sen fíos mantéñense porque as torres de transmisión AM empregan unha potencia de transmisión moi alta.
As perdas por desaxuste de impedancia coméntanse nas seccións Diagrama de Smith e Adaptación de impedancias. A adaptación de impedancias pode mellorar moito a eficiencia da antena.
Ganancia da antena
A ganancia da antena a longo prazo describe canta potencia se transmite na dirección da radiación máxima, en relación cunha fonte isotrópica. A ganancia da antena cítase máis habitualmente na folla de especificacións dunha antena. A ganancia da antena é importante porque ten en conta as perdas reais que se producen.
Unha antena cunha ganancia de 3 dB significa que a potencia recibida da antena é 3 dB moito maior que a que se recibiría dunha antena isotrópica sen perdas coa mesma potencia de entrada. 3 dB equivale ao dobre da fonte de alimentación.
Ás veces, a ganancia da antena fálase como unha función da dirección ou do ángulo. Non obstante, cando un só número especifica a ganancia, ese número é a ganancia máxima para todas as direccións. A "G" da ganancia da antena pódese comparar coa directividade da "D" de tipo futurista.
[Ecuación 3]
A ganancia dunha antena real, que pode ser tan alta como a dunha antena parabólica moi grande, é de 50 dB. A directividade pode ser tan baixa como 1,76 dB como unha antena real (como unha antena dipolo curta). A direccionalidade nunca pode ser inferior a 0 dB. Non obstante, a ganancia máxima da antena pode ser arbitrariamente pequena. Isto débese a perdas ou ineficiencias. As antenas electricamente pequenas son antenas relativamente pequenas que funcionan na lonxitude de onda da frecuencia á que funciona a antena. As antenas pequenas poden ser moi ineficientes. A ganancia da antena adoita ser inferior a -10 dB, mesmo cando non se ten en conta a desaxuste de impedancia.
Data de publicación: 16 de novembro de 2023
