היעילות של אנטנה קשורה להספק המסופק לאנטנה ולהספק המקרין מהאנטנה. אנטנה יעילה ביותר תקרין את רוב האנרגיה המועברת לאנטנה. אנטנה לא יעילה סופגת את רוב הכוח שאבד בתוך האנטנה. לאנטנה לא יעילה עשויה להיות גם אנרגיה רבה המשתקפת החוצה עקב אי התאמה של עכבה. הפחת את ההספק המוקרן של אנטנה לא יעילה בהשוואה לאנטנה יעילה יותר.
[הערה צדדית: עכבת האנטנה נידונה בפרק מאוחר יותר. חוסר התאמה של עכבה משתקף בהספק מהאנטנה מכיוון שהעכבה היא ערך שגוי. לכן, זה נקרא אי התאמה של עכבה. ]
סוג האובדן 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 להיות קיים בתוך או סביב האנטנה.
ניתן לכתוב את היחס בין יעילות האנטנה להספק המוקרן כהספק הכניסה של האנטנה. זוהי משוואה [1]. ידוע גם בשם יעילות אנטנה יעילות קרינה.
[משוואה 1]
יעילות היא יחס. יחס זה הוא תמיד כמות בין 0 ל-1. היעילות ניתנת לרוב בנקודת אחוז. לדוגמה, יעילות של 0.5 זהה עד 50%. יעילות האנטנה מצוטטת לעתים קרובות בדציבלים (dB). יעילות של 0.1 שווה ל-10%. זה גם שווה ל-10 דציבלים (-10 דציבלים). יעילות של 0.5 שווה ל-50%. זה גם שווה ל-3 דציבלים (dB).
המשוואה הראשונה נקראת לפעמים יעילות הקרינה של האנטנה. זה מבדיל אותו ממונח נפוץ אחר שנקרא היעילות הכוללת של האנטנה. Total Effective Efficiency יעילות קרינת האנטנה מוכפלת באי התאמה של עכבה של האנטנה. הפסדי חוסר התאמה של עכבה מתרחשים כאשר האנטנה מחוברת פיזית לקו השידור או למקלט. ניתן לסכם זאת בנוסחה [2].
[משוואה 2]
נוסחה [2]
אובדן אי התאמה של עכבה 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 של עכבה.
שיפור היעילות הוא אחד מפרמטרי האנטנה החשובים ביותר. זה יכול להיות קרוב מאוד ל-100% עם צלחת לווין, אנטנת צופר או דיפול בחצי אורך גל בלי שום חומר אובדן סביבו. לאנטנות לטלפונים סלולריים או לאנטנות של מוצרי אלקטרוניקה יש בדרך כלל יעילות של 20%-70%. זה שווה ערך ל-7 dB -1.5 dB (-7, -1.5 dB). לעתים קרובות בגלל אובדן של אלקטרוניקה וחומרים המקיפים את האנטנה. אלה נוטים לספוג כוח מוקרן. האנרגיה מומרת לאנרגיית חום ואין קרינה. זה מקטין את היעילות של האנטנה. אנטנות רדיו לרכב יכולות לפעול בתדרי רדיו AM ביעילות אנטנה של 0.01. [זהו 1% או -20 dB. ] חוסר יעילות זה נובע מכך שהאנטנה קטנה מחצי אורך גל בתדר ההפעלה. זה מפחית מאוד את היעילות של האנטנה. קישורים אלחוטיים נשמרים מכיוון שמגדלי שידור AM מעסיקים כוח שידור גבוה מאוד.
הפסדי אי-התאמה של עכבה נדונים בסעיפים של תרשים Smith ו-Impedance Matching. התאמת עכבה יכולה לשפר מאוד את היעילות של האנטנה.
רווח אנטנה
רווח אנטנה לטווח ארוך מתאר כמה כוח מועבר בכיוון שיא הקרינה, ביחס למקור איזוטרופי. רווח אנטנה מצוטט בדרך כלל בגיליון המפרט של אנטנה. רווח אנטנה חשוב מכיוון שהוא לוקח בחשבון את ההפסדים המתרחשים בפועל.
אנטנה עם רווח של 3 dB פירושה שההספק המתקבל מהאנטנה גבוה ב-3 dB בהרבה ממה שהוא יתקבל מאנטנה איזוטרופית ללא הפסדים עם אותו הספק כניסה. 3 dB שווה ערך לפעמיים מאספקת החשמל.
לעיתים דנים בהגברת האנטנה כפונקציה של כיוון או זווית. עם זאת, כאשר מספר בודד מציין את הרווח, אז המספר הזה הוא שיא הרווח עבור כל הכיוונים. ניתן להשוות את ה"G" של רווח האנטנה לכיוון של "D" מסוג עתידני.
[משוואה 3]
הרווח של אנטנה אמיתית, שיכולה להיות גבוהה כמו צלחת לווין גדולה מאוד, הוא 50 dB. הכיוון יכול להיות נמוך עד 1.76 dB כמו אנטנה אמיתית (כגון אנטנה דיפול קצר). הכיווניות לעולם לא יכולה להיות פחות מ-0 dB. עם זאת, שיא רווח האנטנה יכול להיות קטן באופן שרירותי. זה נובע מהפסדים או חוסר יעילות. אנטנות קטנות חשמלית הן אנטנות קטנות יחסית הפועלות באורך הגל של התדר שבו האנטנה פועלת. אנטנות קטנות יכולות להיות מאוד לא יעילות. רווח האנטנה הוא לעתים קרובות מתחת ל-10 dB, גם כאשר אי התאמה של עכבה לא נלקחת בחשבון.
זמן פרסום: 16 בנובמבר 2023
