Hyödyllinen parametri antennin vastaanottotehoa laskettaessa ontehokas aluetaitehokas aukko.Oletetaan, että tasoaalto, jolla on sama polarisaatio kuin vastaanottoantennilla, osuu antenniin.Edelleen oletetaan, että aalto kulkee antennia kohti antennin maksimisäteilyn suunnassa (suunnassa, josta vastaanotettaisiin eniten tehoa).
Sittentehokas aukkoparametri kuvaa kuinka paljon tehoa siepataan tietystä tasoaalto.Antaapon tasoaallon tehotiheys (W/m^2).JosP_tedustaa tehoa (watteina) antennin vastaanottimen käytettävissä olevissa antenniliittimissä, sitten:
Näin ollen tehollinen alue yksinkertaisesti edustaa, kuinka paljon tehoa kaapataan tasoaalto ja toimitetaan antennilla.Tämä alue ottaa huomioon antennille ominaiset häviöt (ohmiset häviöt, dielektriset häviöt jne.).
Yleinen suhde teholliseen aukkoon minkä tahansa antennin huippuantennivahvistuksen (G) suhteen saadaan seuraavasti:
Tehollinen aukko tai tehollinen pinta-ala voidaan mitata todellisilla antenneilla vertaamalla tunnettuun antenniin, jolla on annettu tehollinen aukko, tai laskemalla käyttämällä mitattua vahvistusta ja yllä olevaa yhtälöä.
Tehokas aukko on hyödyllinen käsite tasoaallon vastaanotetun tehon laskemiseen.Jos haluat nähdä tämän toiminnassa, siirry seuraavaan Friis-siirtokaavan osaan.
Friisin siirtoyhtälö
Tällä sivulla esittelemme yhden antenniteorian perustavanlaatuisimmista yhtälöistäFriisin siirtoyhtälö.Friis-lähetysyhtälöä käytetään laskemaan yhdestä antennista vastaanotettu teho (vahvistuksellaG1), kun se lähetetään toisesta antennista (vahvistuksellaG2), erotettu etäisyydelläRja toimii taajuudellaftai aallonpituus lambda.Tämä sivu kannattaa lukea pari kertaa ja se pitäisi ymmärtää täysin.
Friis-vaihteistokaavan johdannainen
Aloita Friis-yhtälön johtaminen harkitsemalla kahta antennia vapaassa tilassa (lähellä ei ole esteitä), joita erottaa etäisyysR:
Oletetaan, että （ ）W kokonaistehoa toimitetaan lähetysantenniin.Oletetaan tällä hetkellä, että lähetysantenni on kaikkisuuntainen, häviötön ja että vastaanottoantenni on lähetysantennin kaukokentässä.Sitten tehotiheysp(watteina neliömetriä kohti) vastaanottoantenniin tulevan tasoaallon etäisyydenRlähetysantennista saadaan seuraavasti:
Kuva 1. Lähetys (Tx) ja vastaanotto (Rx) antennit erotettuinaR.
Jos lähetysantennilla on antennivahvistus vastaanottoantennin suunnassa, jonka antaa ( ) , niin yllä oleva tehotiheysyhtälö on:
Vahvistustermi vaikuttaa oikean antennin suuntaukseen ja häviöihin.Oletetaan nyt, että vastaanottoantennilla on tehollinen aukko（).Sitten tämän antennin ( ) vastaanottama teho saadaan seuraavasti:
Koska minkä tahansa antennin tehollinen aukko voidaan ilmaista myös seuraavasti:
Tuloksena saatu teho voidaan kirjoittaa seuraavasti:
Yhtälö 1
Tämä tunnetaan nimellä Friis Transmission Formula.Se suhteuttaa vapaan tilan polun häviön, antennin vahvistuksen ja aallonpituuden vastaanotto- ja lähetystehoihin.Tämä on yksi antenniteorian perusyhtälöistä, ja se on muistettava (sekä yllä oleva johtaminen).
Toinen hyödyllinen Friisin lähetysyhtälön muoto on annettu yhtälössä [2].Koska aallonpituus ja taajuus f liittyvät valon nopeudella c (katso taajuussivun johdanto), meillä on Friisin lähetyskaava taajuuden suhteen:
Yhtälö2
Yhtälö [2] osoittaa, että enemmän tehoa menetetään korkeammilla taajuuksilla.Tämä on Friisin lähetysyhtälön perustavanlaatuinen tulos.Tämä tarkoittaa, että antenneilla, joilla on tietyt vahvistukset, energiansiirto on suurin matalilla taajuuksilla.Ero vastaanotetun ja lähetetyn tehon välillä tunnetaan polkuhäviönä.Toisin sanoen Friis Transmission Equation sanoo, että polkuhäviö on suurempi korkeammilla taajuuksilla.Tämän Friis Transmission Formulan tuloksen merkitystä ei voi yliarvioida.Tästä syystä matkapuhelimet toimivat yleensä alle 2 GHz:n taajuudella.Korkeammilla taajuuksilla saattaa olla saatavilla enemmän taajuusspektriä, mutta siihen liittyvä polkuhäviö ei mahdollista laadukasta vastaanottoa.Friss Transmission Equationin lisäseurauksena oletetaan, että sinulta kysytään 60 GHz:n antenneista.Huomaa, että tämä taajuus on erittäin korkea, voit sanoa, että polkuhäviö on liian suuri pitkän kantaman viestintään - ja olet täysin oikeassa.Erittäin korkeilla taajuuksilla (60 GHz:tä kutsutaan joskus mm (millimetriaalto) alueeksi) polkuhäviö on erittäin suuri, joten vain pisteestä pisteeseen tiedonsiirto on mahdollista.Tämä tapahtuu, kun vastaanotin ja lähetin ovat samassa huoneessa ja vastakkain.Friis Transmission Formulan lisäseurauksena uskotteko, että matkapuhelinoperaattorit ovat iloisia uudesta LTE (4G) -kaistasta, joka toimii 700 MHz:llä?Vastaus on kyllä: tämä on pienempi taajuus kuin antennit perinteisesti toimivat, mutta yhtälöstä [2] huomaamme, että myös polkuhäviö on siten pienempi.Siksi he voivat "peittää enemmän maata" tällä taajuusspektrillä, ja Verizon Wirelessin johtaja kutsui äskettäin tätä "korkealaatuista spektriä", juuri tästä syystä.Sivuhuomautus: Toisaalta matkapuhelinvalmistajien on sovitettava kompaktiin laitteeseen suuremman aallonpituuden antenni (pienempi taajuus = suurempi aallonpituus), joten antennisuunnittelijan työstä tuli hieman monimutkaisempi!
Lopuksi, jos antennit eivät ole polarisaatiosovitettuja, edellä mainittu vastaanotettu teho voidaan kertoa polarisaatiohäviökertoimella (PLF) tämän epäsovituksen huomioon ottamiseksi.Yllä olevaa yhtälöä [2] voidaan muuttaa tuottamaan yleinen Friis Transmission Formula, joka sisältää polarisaatioepäsopivuuden:
Yhtälö 3
Postitusaika: 08.01.2024
