Tehokkuusantenniviittaa antennin kykyyn muuntaa syötettyä sähköenergiaa säteilyenergiaksi. Langattomassa viestinnässä antennin hyötysuhteella on tärkeä vaikutus signaalin lähetyksen laatuun ja virrankulutukseen.
Antennin hyötysuhde voidaan ilmaista seuraavalla kaavalla:
Hyötysuhde = (säteilyteho / ottoteho) * 100 %
Säteilyteho on antennin säteilemä sähkömagneettinen energia ja syöttöteho on antenniin syötetty sähköenergia.
Antennin hyötysuhteeseen vaikuttavat monet tekijät, kuten antennin rakenne, materiaali, koko, toimintataajuus jne. Yleisesti ottaen mitä korkeampi antennin hyötysuhde on, sitä tehokkaammin se pystyy muuttamaan syötetyn sähköenergian säteilyenergiaksi, mikä parantaa signaalin lähetyksen laatua ja vähentää virrankulutusta.
Siksi tehokkuus on tärkeä näkökohta antennien suunnittelussa ja valinnassa, erityisesti sovelluksissa, jotka vaativat pitkän matkan lähetystä tai joilla on tiukat vaatimukset virrankulutukselle.
1. Antennin hyötysuhde
Kuva 1
Antennin hyötysuhteen käsite voidaan määritellä kuvan 1 avulla.
Antennin kokonaishyötysuhdetta e0 käytetään antennin tulohäviöiden ja antennirakenteen sisäisen antennin häviöiden laskemiseen. Kuvan 1(b) mukaisesti nämä häviöt voivat johtua seuraavista:
1. Heijastukset johtuen siirtolinjan ja antennin välisestä epäsuhdasta;
2. Johdin- ja dielektriset häviöt.
Antennin kokonaishyötysuhde voidaan saada seuraavasta kaavasta:
Eli kokonaishyötysuhde = epäsuhtahyötysuhteen, johtimen hyötysuhteen ja dielektrisen hyötysuhteen tulo.
Johtimen hyötysuhteen ja dielektrisen hyötysuhteen laskeminen on yleensä erittäin vaikeaa, mutta ne voidaan määrittää kokeiluilla. Kokeellinen lähestymistapa ei kuitenkaan pysty erottamaan näitä kahta häviötä, joten yllä oleva kaava voidaan kirjoittaa uudelleen seuraavasti:
ecd on antennin säteilytehokkuus ja Γ on heijastuskerroin.
2. Voitto ja toteutunut voitto
Toinen hyödyllinen mittari antennin suorituskyvyn kuvaamiseen on vahvistus. Vaikka antennin vahvistus liittyy läheisesti suuntaavuuteen, se on parametri, joka ottaa huomioon sekä antennin hyötysuhteen että suuntaavuuden. Suuntaamaisuus on parametri, joka kuvaa vain antennin suuntaominaisuuksia, joten se määräytyy ainoastaan säteilykuvion perusteella.
Antennin vahvistus tiettyyn suuntaan määritellään "4π kertaa säteilyn intensiteetin suhde kyseiseen suuntaan kokonaistulotehoon". Kun suuntaa ei ole määritelty, yleensä käytetään vahvistusta maksimaalisen säteilyn suuntaan. Siksi yleensä on olemassa:
Yleisesti ottaen se viittaa suhteelliseen vahvistukseen, joka määritellään "tehonvahvistuksen suhteena tietyssä suunnassa referenssiantennin tehoon referenssisuunnassa". Tämän antennin tulotehon on oltava yhtä suuri. Referenssiantenni voi olla värähtelijä-, torvi- tai muu antenni. Useimmissa tapauksissa referenssiantennina käytetään suuntaamatonta pistemäistä lähdettä. Siksi:
Kokonaissäteilytehon ja kokonaistulotehon välinen suhde on seuraava:
IEEE-standardin mukaan "vahvistus ei sisällä impedanssin epäsuhdan (heijastushäviö) ja polarisaation epäsuhdan (häviö) aiheuttamia häviöitä." Vahvistuskäsitteitä on kaksi: toinen on vahvistus (G) ja toinen on saavutettava vahvistus (Gre), joka ottaa huomioon heijastus-/epäsuhdan häviöt.
Vahvistuksen ja suuntaavuuden välinen suhde on:
Jos antenni on täysin sovitettu siirtolinjaan, eli antennin tuloimpedanssi Zin on yhtä suuri kuin linjan ominaisimpedanssi Zc (|Γ| = 0), niin vahvistus ja saavutettavissa oleva vahvistus ovat yhtä suuret (Gre = G).
Lisätietoja antenneista saat osoitteesta:
Julkaisun aika: 14. kesäkuuta 2024
