Eficiencia da antenadescribe a eficacia coa que a potencia de radiofrecuencia aceptada se converte en potencia radiada. É un parámetro clave da antena porque a perda do condutor, a perda dieléctrica e a desaxuste de impedancia poden reducir a radiación utilizable mesmo cando a antena ten un patrón axeitado.
A fórmula básica da eficiencia da radiación é:
Eficiencia de radiación, erad= Prad/ Paceptado
A eficiencia total tamén inclúe a desaxuste na entrada da antena:
Eficiencia total, e0= (1 - |Γ|2) erad
onde Pradé a potencia radiada, Paceptadoé a potencia aceptada e Γ é o coeficiente de reflexión de entrada. Esta guía explica as fórmulas de eficiencia da antena, os mecanismos de perda, a ganancia, a directividade, a ganancia realizada e os métodos de medición máis habituais.
Eficiencia da antena: definicións e fórmulas
Figura 1
O concepto de eficiencia da antena pódese definir usando a Figura 1.
A eficiencia total da antena e0 utilízase para calcular as perdas da antena na entrada e dentro da estrutura da antena. En referencia á figura 1(b), estas perdas poden deberse a:
1. Reflexións debidas á desaxuste entre a liña de transmisión e a antena;
2. Perdas en condutores e dieléctricos.
A eficiencia total da antena pódese obter coa seguinte fórmula:
É dicir, a eficiencia total = produto da eficiencia de desaxuste, a eficiencia do condutor e a eficiencia dieléctrica.
Normalmente é moi difícil calcular a eficiencia do condutor e a eficiencia dieléctrica, pero pódense determinar mediante experimentos. Non obstante, os experimentos non poden distinguir as dúas perdas, polo que a fórmula anterior pódese reescribir como:
ecd é a eficiencia de radiación da antena e Γ é o coeficiente de reflexión.
Ganancia, directividade e ganancia realizada
Directividadedescribe o grao de concentración do patrón de radiación nunha dirección dada.Gananciacombina a directividade coa eficiencia da radiación:
G = eradD
onde G é a ganancia, D é a directividade e eradé a eficiencia da radiación. Polo tanto, a ganancia ten en conta a perda do condutor e do dieléctrico, pero normalmente exclúe a perda por desaxuste de impedancia.
En xeral, refírese á ganancia relativa, que se define como "a relación entre a ganancia de potencia nunha dirección específica e a potencia dunha antena de referencia nunha dirección de referencia". A potencia de entrada a esta antena debe ser igual. A antena de referencia pode ser un vibrador, unha bucina ou outra antena. Na maioría dos casos, utilízase unha fonte puntual non direccional como antena de referencia. Polo tanto:
A relación entre a potencia radiada total e a potencia de entrada total é a seguinte:
Ganancia realizadainclúe o efecto da discrepancia de entrada e está relacionado coa ganancia por:
Gdecatouse= (1 - |Γ|2)G
Cando a antena está ben adaptada, a ganancia realizada aproxímase á ganancia. Se a desaxuste é significativo, a ganancia realizada é menor mesmo cando o patrón de radiación e a eficiencia da radiación permanecen inalterados.
A relación entre a ganancia e a directividade é:
Se a antena está perfectamente adaptada á liña de transmisión, |Γ| = 0 e a ganancia realizada é igual á ganancia. Nos sistemas prácticos, a perda do cable e o plano de referencia de calibración tamén se deben ter en conta ao comparar os valores medidos e simulados.
Factores clave que reducen a eficiencia da antena
- Condutividade e rugosidade superficial de condutores finitos
- Perda dieléctrica en substratos, radomos e materiais de soporte
- Desaxuste de impedancia na alimentación
- Redes de adaptación con perdas, conectores e estruturas de alimentación
- Instalación preto de metal, materiais absorbentes ou o corpo humano
- Tolerancias de fabricación e distribución de corrente dependente da frecuencia
Como se mide a eficiencia da antena
O método de medición depende do tipo de antena, do rango de frecuencias e das instalacións de proba dispoñibles. Entre as abordaxes habituais inclúense a comparación de ganancia-directividade, a integración do patrón de radiación, as medicións na cámara de reverberación e o método Wheeler-cap para antenas electricamente pequenas axeitadas. Unha calibración precisa, a corrección da perda do cable, o aliñamento da polarización e un plano de referencia claramente definido son esenciais para obter resultados significativos.
Uso da eficiencia e a ganancia na selección de antenas
A eficiencia, a ganancia, a ganancia realizada, o ancho de banda, a polarización, o ancho de feixe e a ROE deben avaliarse conxuntamente. Unha antena de alta directividade aínda pode ofrecer unha ganancia realizada deficiente se a perda ou a desaxuste son excesivas. Os enxeñeiros deben comparar os valores en toda a banda operativa e en condicións de montaxe representativas.
Explora RF MISOsolucións de antenasou revisar o nosocapacidades de proba de antenasPara a selección específica da aplicación, comparta a banda de funcionamento, a ganancia requirida, a polarización, as restricións de montaxe e o ambiente de proba co equipo de RF MISO.
Para saber máis sobre antenas, visita:
Data de publicación: 14 de xuño de 2024
