Mikä on antennin efektiivinen aukko?
Theantennin tehokas aukko, jota kutsutaan myöstehokas alue (Ae) kuvaa, kuinka tehokkaasti vastaanottoantenni kaappaa tehoa tulevasta sähkömagneettisesta aallosta. Se on vastaava vastaanottoalue, ei välttämättä antennin fyysinen aukko.
Polarisaatiosovitetun tasoaallon saapuessa maksimaalisen vastaanoton suunnasta efektiivinen aukko yhdistää tulevan tehotiheyden antennin liittimissä käytettävissä olevaan tehoon.
If Son tuleva tehotiheys yksikkönä W/m²2jaPron käytettävissä oleva vastaanotettu teho watteina, niin:
Pr= SAe
Suurempi efektiivinen aukko kerää enemmän tehoa samasta tulokentästä, edellyttäen että saapumissuunta ja polarisaatio ovat linjassa.
Efektiivinen aukko ottaa huomioon säteilytehokkuuden ja muut antennin häviöt, mukaan lukien johdin- ja dielektriset häviöt. Se mittaa siis käyttökelpoista vastaanottotehoa pelkän fyysisen koon sijaan. Aukon tehokkuus, impedanssin epäsuhta ja polarisaation epäsuhta voivat kaikki vähentää vastaanottimeen syötettyä tehoa.
Tehokkaan aukon kaava ja antennin vahvistus
Minkä tahansa antennin suurin tehollinen aukko liittyy sen vahvistukseenGja aallonpituusλkirjoittanut:
Ae= Gλ2/(4π)
Käytä tässä yhtälössä vahvistusta lineaarisena suhteena, älä dBi:nä. Muunna vahvistusG = 10G(dBi)/10Koska aallonpituus on yhtä suuric/f, efektiivinen aukko pienenee taajuuden kasvaessa, kun vahvistus pidetään vakiona.
Toisaalta saman fyysisen aukon omaavat antennit voivat saavuttaa suuremman vahvistuksen lyhyemmillä aallonpituuksilla, kun aukon hyötysuhde pysyy vertailukelpoisena. Tämä suhde auttaa insinöörejä vertailemaan vastaanottokykyä eri taajuuksilla.
Kuinka tehokas aukko määritetään
Tehokas aukko voidaan laskea mitatusta vahvistuksesta, määrittää vertaamalla sitä referenssiantenniin tai päätellä kalibroiduista vastaanottotehon mittauksista. Tulos on hyödyllinen linkkibudjeteissa, antennimittauksissa ja järjestelmän herkkyysarvioissa.
Mittaussovelluksia varten tutustu RF MISO -standardeihinvakiovahvistuksen torviantennit, jotka tarjoavat tunnetun vahvistuksen tietyillä taajuusalueilla.
Tehokkaan aukon käyttö Friisin läpäisyyhtälössä
TheFriisin läpäisyyhtälöYhdistää lähetystehon, antennin vahvistukset, aallonpituuden ja etäisyyden vapaassa kaukokenttälinkissä. Lähettimen vahvistusta vartenGt, vastaanottimen vahvistusGr, aallonpituusλja etäisyysR, se arvioi vastaanottoantennissa käytettävissä olevan tehon.
KäyttämälläPr= SAetekee vastaanottotehon tehollisen aukon roolin eksplisiittiseksi: lähetysantenni määrittää tehotiheyden vastaanottimessa ja vastaanottoantenni muuntaa osan tästä kentästä päätetehoksi.
Friisin siirtokaavan johtaminen
Tarkastellaan kahta antennia, jotka ovat etäisyyden päässä toisistaanResteettömässä vapaassa tilassa. Vastaanottavan antennin on oltava lähettimen kaukokentässä, ja antennien suunnan ja polarisaation on oltava oikeassa asennossa.
If PtKun wattia syötetään ihanteelliseen isotrooppiseen lähetysantenniin, teho leviää pallon pinnan yli. EtäisyydelläR, tuleva tehotiheys on:
Kuva 1. Lähetys- (Tx) ja vastaanotto- (Rx) antennit erotettuna toisistaanR.
Käytännölliseen lähetysantenniin vahvistuksellaGtkohti vastaanotinta, tuleva tehotiheys kasvaa tällä vahvistuskertoimella:
Jos vastaanottoantennilla on tehokas aukkoAe, käytettävissä oleva vastaanotettu teho on tuleva tehotiheys kerrottunaAe:
Vastaanottavan antennin vahvistus-aukkosuhteen korvaaminen antaa:
Vastaanotettu teho voidaan siis kirjoittaa tuttuun vapaan tilan muotoon:
Yhtälö 1.Friisin lähetysyhtälö aallonpituuden suhteen.
Yhtälö 1liittyy lähetystehon, antennin vahvistuksiin, aallonpituuteen ja erotusetäisyyteen. Se pätee näköyhteyden ulkopuolella etenemiseen kaukokentässä. Todellisissa järjestelmissä tarvitaan lisätermejä kaapelihäviöille, liitinhäviöille, suuntausvirheille, ilmakehän vaimennukselle ja muille etenemisvaikutuksille.
Friisin yhtälön taajuusmuoto
Koskaλ = c/f, yhtälö voidaan ilmaista myös taajuuden avulla:
Yhtälö 2.Friisin siirtoyhtälö taajuuden suhteen.
Miten taajuus vaikuttaa vastaanotettuun tehoon
Kun antennin vahvistukset ja etäisyys pidetään vakioina, Friisin yhtälö ennustaa pienempää vastaanottotehoa taajuuden kasvaessa, koska aallonpituus lyhenee. Tässä vertailussa oletetaan samat vahvistusarvot jokaisella taajuudella.
Kiinteän fyysisen aukon omaavilla antenneilla vahvistus kuitenkin yleensä kasvaa aallonpituuden pienentyessä. Korkeataajuiset ja millimetriaaltolinkit voivat siksi saavuttaa vahvan suorituskyvyn suuntaavilla, suuren vahvistuksen omaavilla antenneilla, edellyttäen, että linkkibudjetissa otetaan huomioon myös suuntaustarkkuus, ilmakehän absorptio, sade ja laitteistohäviöt.
Käytä Friisin yhtälöä vapaan tilan referenssinä täydellisen etenemismallin sijaan. Se olettaa kaukokentän toiminnan, esteettömän näköyhteyden ja oikein kohdistetut antennit.
Polarisaatiovirhe
Jos lähetys- ja vastaanottoantennien polarisaatio ei ole sovitettu yhteen, kerro ihanteellinen vastaanottoteho polarisaatiohäviökertoimella (PLF). Normalisoiduilla polarisaatiovektoreilla PLF vaihtelee välillä 0–1; arvo 1 edustaa täydellistä sovitusta. Alla oleva yleistetty muoto sisältää tämän epäsuhtatermin.
Yhtälö 3.Yleistetty Friisin läpäisyyhtälö, joka sisältää polarisaation epäsuhdan.
Keskeiset tiedot
- Tehokas aukko muuntaa tulevan tehotiheyden käytettävissä olevaksi vastaanotetuksi tehoksi.
- Voittoa vartenGja aallonpituusλ, Ae= Gλ2/(4π).
- Käytä lineaarista vahvistusta, älä dBi:tä, aukon ja Friisin laskelmissa.
- Friis soveltuu kaukokentän, näköyhteyden ulkopuolella oleviin vapaan tilan linkkeihin; käytännön linkkibudjetit vaativat lisähäviöitä.
RF MISO tarjoaavakiovahvistuksen torviantennitja muita RF-antenniratkaisuja mittaukseen, kalibrointiin ja järjestelmäintegraatioon.Ota yhteyttä RF MISOonkeskustella taajuusalueesta, vahvistuksesta ja liitäntävaatimuksista.
Sähköposti:info@rf-miso.com
Puhelin: 0086-028-82695327
Julkaisun aika: 08.01.2024
