Πώς να υπολογίσετε την απόδοση της κεραίας και την κεραία Κέρδος

Εδώ, θα εισαγάγει δύο θεμελιώδεις παραμέτρους της κεραίας: απόδοση της κεραίας και κέρδος της κεραίας.
 

Antenna Απόδοση

Η αποτελεσματικότητα μιας κεραίας σχετίζεται με την ισχύ που παρέχεται στην κεραία και την ισχύ που εκπέμπεται ή διαχέεται εντός της κεραίας. Μια κεραία υψηλής απόδοσης έχει το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος που υπάρχει στην είσοδο της κεραίας να ακτινοβολείται μακριά. Μια κεραία χαμηλής απόδοσης έχει το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος απορροφηθεί ως απώλειες μέσα στην κεραία ή αντανακλάται λόγω της αντιστάθμισης.
 

[Πλευρική σημείωση: Η αντίσταση κεραίας συζητείται σε μεταγενέστερη ενότητα. Το Impedance Mismatch είναι απλώς δύναμη που αντανακλάται από την κεραία επειδή η αντίσταση δεν είναι η σωστή τιμή. ως εκ τούτου, "impedancemismatch". ]
 

Οι απώλειες που σχετίζονται με μια κεραία αρτυπικά είναι οι απώλειες αγωγιμότητας (λόγω πεπερασμένης αγωγιμότητας της κεραίας) και οι διηλεκτρικές απώλειες (λόγω αγωγιμότητας μέσα σε ένα διηλεκτρικό που μπορεί να υπάρχει μέσα σε μια κεραία).

 

Η απόδοση της κεραίας (ή η αποδοτικότητα ακτινοβολίας) μπορεί να γραφτεί ως η αναλογία της ακτινοβολημένης ισχύος προς την ισχύ εισόδου της κεραίας:

Η αποδοτικότητα είναι τελικά ένας λόγος, δίνοντας τον αριθμό μεταξύ 0 και 1. Η αποδοτικότητα αναφέρεται πολύ συχνά σε όρους apercentage. Για παράδειγμα, η απόδοση 0.5 είναι η ίδια με 50%. Η αποτελεσματικότητα της κεραίας αναφέρεται επίσης συχνά στα ντεσιμπέλ (dB). απόδοση 0.1 is10% ή (-10 dB), και απόδοση 0.5 ή 50% είναι -3 dB.

 

Η εξίσωση [1] μερικές φορές αναφέρεται ως η απόδοση ακτινοβολίας της κεραίας. Αυτό το διακρίνει από έναν όρο που χρησιμοποιείται μερικές φορές, που ονομάζεται «συνολική απόδοση» της κεραίας. Η συνολική απόδοση μιας κεραίας είναι η απόδοση ακτινοβολίας πολλαπλασιαζόμενη με την απώλεια ασυμφωνίας αντίστασης της κεραίας, όταν συνδέεται με έναν δέκτη γραμμικής μετάδοσης (ραδιόφωνο ή πομπό). Αυτό μπορεί να συνοψιστεί στην Εξίσωση [2], όπου αποδοτικότητα της κεραίας είναι η συνολική απόδοση της κεραίας, αντίσταση mismatchloss, είναι η απώλεια της κεραίας λόγω αναντιστοιχία αντίσταση,  και συνολική απόδοση isthe απόδοση ακτινοβολίας της κεραίας του.

 

 

Από  είναι πάντα anumber μεταξύ 0 και 1, η συνολική απόδοση της κεραίας είναι πάντα μικρότερη από την απόδοση ακτινοβολίας της κεραίας. Με άλλο τρόπο, η απόδοση της ακτινοβολίας είναι ίδια με τη συνολική απόδοση της κεραίας, εάν δεν υπήρχε απώλεια λόγω αντιστάθμισης αντίστασης.

 

Η αποδοτικότητα είναι μία από τις πιο σημαντικές παραμέτρους της κεραίας. Μπορεί να είναι πολύ κοντά στο 100% (ή 0 dB) για δίπολα πιάτων, κερατοειδών ή μισού κύματος χωρίς υλικά απώλειας γύρω τους. Οι κεραίες κινητού τηλεφώνου ή οι κεραίες Wi-Fi σε προϊόντα ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, έχουν συνήθως απόδοση από 20% -70 % (-7 έως -1.5 dB). Οι απώλειες συμβαδίζουν με τα ηλεκτρονικά και τα υλικά που περιβάλλουν τις κεραίες. Αυτά τείνουν να απορροφούν μέρος της ακτινοβολημένης ισχύος (μετατρέποντας την ενέργεια σε θερμότητα), η οποία μειώνει την απόδοση της κεραίας. Οι κεραίες ραδιοφώνου αυτοκινήτου μπορούν να έχουν συνολική κεραία -20 dB (απόδοση 1%) στις ραδιοσυχνότητες AM. Αυτό συμβαίνει επειδή οι κεραίες είναι πολύ μικρότερες από το μισό μήκος κύματος στη συχνότητα λειτουργίας, γεγονός που μειώνει σημαντικά την απόδοση της κεραίας. Ο ραδιοφωνικός σύνδεσμος διατηρείται επειδή ο πύργος AM Broadcast χρησιμοποιεί πολύ υψηλή ισχύ εκπομπής.

 

Η βελτίωση της απώλειας αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης συζητείται στην ενότητα Smith Charts και αντιστάθμισης σύνθετης αντίστασης. Το Impedancematching μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα μιας κεραίας.

 

Antenna Gain

Ο όρος Antenna Gain περιγράφει πόση δύναμη μεταδίδεται προς την κατεύθυνση της μέγιστης ακτινοβολίας προς εκείνη μιας ισοτροπικής πηγής. Το κέρδος κεραίας αναφέρεται πιο συχνά στο φύλλο προδιαγραφών μιας πραγματικής κεραίας επειδή λαμβάνει υπόψη τις πραγματικές απώλειες που προκύπτουν.

 

Μια κεραία με κέρδος 3 dB σημαίνει ότι η ισχύς που λαμβάνεται μακριά από την κεραία θα είναι 3 dB υψηλότερη (διπλάσια) από αυτή που θα ληφθεί από μια ισοτροπική κεραία χωρίς απώλεια με την ίδια ισχύ εισόδου.

 

Η κεραία Gain μερικές φορές συζητείται ως συνάρτηση της γωνίας, αλλά όταν αναφέρεται ένας μόνο αριθμός, το κέρδος είναι το «μέγιστο κέρδος» σε όλες τις κατευθύνσεις. Η κεραία Gain (G) μπορεί να σχετίζεται με την κατευθυντικότητα (D) με:

 

 

Το κέρδος μιας πραγματικής κεραίας μπορεί να είναι τόσο υψηλό όσο 40-50 dB για πολύ μεγάλες κεραίες πιάτων (αν και αυτό είναι σπάνιο). Η κατευθυντικότητα μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 1.76 dB για μια πραγματική κεραία (παράδειγμα: κοντή διπολική κεραία), αλλά ποτέ δεν μπορεί θεωρητικά να είναι μικρότερη από 0 dB. Ωστόσο, το μέγιστο κέρδος της κεραίας μπορεί να είναι αυθαίρετα χαμηλό λόγω απώλειας ή χαμηλής απόδοσης. Ηλεκτρικά μικρές κεραίες (μικρές σε σχέση με το μήκος κύματος της συχνότητας στην οποία λειτουργεί η κεραία) μπορεί να είναι πολύ αναποτελεσματικές, με κέρδη κεραίας χαμηλότερα από -10 dB (ακόμη και χωρίς λογιστική για απώλεια αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης).

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων