יעילותה של אנטנה קשורה להספק המסופק לאנטנה ולהספק המוקרן על ידי האנטנה. אנטנה יעילה ביותר תקרין את רוב האנרגיה המועברת לאנטנה. אנטנה לא יעילה סופגת את רוב ההספק שאבד בתוך האנטנה. אנטנה לא יעילה עלולה גם להחזיר הרבה אנרגיה החוצה עקב אי התאמה בעכבות. הפחיתו את ההספק המוקרן של אנטנה לא יעילה בהשוואה לאנטנה יעילה יותר.
[הערה צדדית: עכבת האנטנה נדונה בפרק מאוחר יותר. אי התאמה בעכבה היא הספק המוחזר מהאנטנה מכיוון שהעכבה היא ערך שגוי. לכן, זה נקרא אי התאמה בעכבה.]
סוג ההפסד בתוך האנטנה הוא אובדן הולכה. הפסדי הולכה נובעים מהמוליכות הסופית של האנטנה. מנגנון נוסף של אובדן הוא אובדן דיאלקטרי. הפסדים דיאלקטריים באנטנה נובעים מהולכה בחומר הדיאלקטרי. חומר מבודד עשוי להימצא בתוך האנטנה או סביבה.
ניתן לכתוב את היחס בין יעילות האנטנה להספק המוקרן כהספק הקלט של האנטנה. זוהי משוואה [1]. ידוע גם בשם יעילות קרינה.
[משוואה 1]
יעילות היא יחס. יחס זה הוא תמיד כמות בין 0 ל-1. יעילות ניתנת לעתים קרובות באחוזים. לדוגמה, יעילות של 0.5 שווה ערך לעד 50%. יעילות אנטנה מצוטטת לעתים קרובות גם בדציבלים (dB). יעילות של 0.1 שווה ערך ל-10%. זה שווה גם ל-10- דציבלים (-10 דציבלים). יעילות של 0.5 שווה ערך ל-50%. זה שווה גם ל-3- דציבלים (dB).
המשוואה הראשונה נקראת לעיתים יעילות הקרינה של האנטנה. דבר זה מבדיל אותה ממונח נפוץ אחר הנקרא יעילות כוללת של האנטנה. יעילות אפקטיבית כוללת יעילות קרינה של האנטנה כפול אובדן אי-התאמה בעכבה של האנטנה. הפסדי אי-התאמה בעכבה מתרחשים כאשר האנטנה מחוברת פיזית לקו השידור או למקלט. ניתן לסכם זאת בנוסחה [2].
[משוואה 2]
נוסחה [2]
אובדן אי-התאמה בעכבה הוא תמיד מספר בין 0 ל-1. לכן, יעילות האנטנה הכוללת תמיד קטנה מיעילות הקרינה. כדי לחזור על כך, אם אין הפסדים, יעילות הקרינה שווה ליעילות האנטנה הכוללת עקב אי-התאמה בעכבה.
שיפור היעילות הוא אחד מפרמטרי האנטנה החשובים ביותר. הוא יכול להיות קרוב מאוד ל-100% עם צלחת לוויין, אנטנת צופר או דיפול חצי אורך גל ללא חומר מסביבו. אנטנות לטלפונים סלולריים או אנטנות אלקטרוניקה צרכנית בדרך כלל בעלות יעילות של 20%-70%. זה שווה ערך ל- -7 dB -1.5 dB (-7, -1.5 dB). לעתים קרובות נובע מאובדן של אלקטרוניקה וחומרים המקיפים את האנטנה. אלה נוטים לספוג חלק מההספק המוקרן. האנרגיה מומרת לאנרגיית חום ואין קרינה. זה מפחית את יעילות האנטנה. אנטנות רדיו לרכב יכולות לפעול בתדרי רדיו AM עם יעילות אנטנה של 0.01. [זהו 1% או -20 dB.] חוסר יעילות זה נובע מכך שהאנטנה קטנה מחצי אורך גל בתדר הפעולה. זה מפחית מאוד את יעילות האנטנה. קישורים אלחוטיים נשמרים מכיוון שמגדלי שידור AM משתמשים בהספק שידור גבוה מאוד.
הפסדי אי-התאמה בעכבה נדונים בסעיפים תרשים סמית' והתאמת עכבה. התאמת עכבה יכולה לשפר משמעותית את יעילות האנטנה.
רווח אנטנה
הגבר אנטנה לטווח ארוך מתאר כמה הספק מועבר בכיוון קרינת השיא, יחסית למקור איזוטרופי. הגבר אנטנה מצוטט בדרך כלל בגיליון המפרט של אנטנה. הגבר אנטנה חשוב משום שהוא לוקח בחשבון את ההפסדים בפועל המתרחשים.
אנטנה עם הגבר של 3 dB פירושה שההספק המתקבל מהאנטנה גבוה בהרבה ב-3 dB בהשוואה להספק המתקבל מאנטנה איזוטרופית ללא אובדן נתונים עם אותו הספק קלט. 3 dB שווים לפי שניים מכמות אספקת החשמל.
לעיתים נידון הגבר אנטנה כפונקציה של כיוון או זווית. עם זאת, כאשר מספר בודד מציין את ההגבר, אז מספר זה הוא הגבר השיא עבור כל הכיוונים. ניתן להשוות את ה-"G" של הגבר האנטנה לכיווניות של ה-"D" מסוג עתידני.
[משוואה 3]
ההגבר של אנטנה אמיתית, שיכול להיות גבוה כמו של צלחת לוויין גדולה מאוד, הוא 50 dB. כיווניות יכולה להיות נמוכה עד 1.76 dB כמו אנטנה אמיתית (כגון אנטנת דיפול קצרה). כיווניות לעולם לא יכולה להיות פחות מ-0 dB. עם זאת, הגבר האנטנה בשיא יכול להיות קטן באופן שרירותי. הסיבה לכך היא הפסדים או חוסר יעילות. אנטנות קטנות מבחינה חשמלית הן אנטנות קטנות יחסית הפועלות באורך הגל של התדר שבו האנטנה פועלת. אנטנות קטנות יכולות להיות מאוד לא יעילות. הגבר האנטנה לרוב נמוך מ-10 dB-, גם כאשר לא נלקחת בחשבון חוסר התאמה בעכבה.
זמן פרסום: 16 בנובמבר 2023
