היעילות שלאַנטֶנָהמתייחס ליכולתה של האנטנה להמיר אנרגיה חשמלית קלט לאנרגיה מוקרנת. בתקשורת אלחוטית, ליעילות האנטנה יש השפעה חשובה על איכות שידור האות וצריכת החשמל.
ניתן לבטא את יעילות האנטנה באמצעות הנוסחה הבאה:
יעילות = (הספק מוקרן / הספק קלט) * 100%
ביניהם, הספק מקרין הוא האנרגיה האלקטרומגנטית המוקרנת על ידי האנטנה, והספק קלט הוא האנרגיה החשמלית המוזרמת לאנטנה.
יעילותה של אנטנה מושפעת מגורמים רבים, כולל תכנון האנטנה, חומרה, גודל, תדר פעולה וכו'. באופן כללי, ככל שיעילות האנטנה גבוהה יותר, כך היא יכולה להמיר את האנרגיה החשמלית הקלטת לאנרגיה מוקרנת בצורה יעילה יותר, ובכך לשפר את איכות העברת האות ולהפחית את צריכת החשמל.
לכן, יעילות היא שיקול חשוב בעת תכנון ובחירת אנטנות, במיוחד ביישומים הדורשים שידור למרחקים ארוכים או בעלי דרישות מחמירות לגבי צריכת חשמל.
1. יעילות האנטנה
איור 1
ניתן להגדיר את מושג יעילות האנטנה באמצעות איור 1.
יעילות האנטנה הכוללת e0 משמשת לחישוב הפסדי האנטנה בכניסה ובתוך מבנה האנטנה. בהתייחס לאיור 1(ב), הפסדים אלה עשויים לנבוע מ:
1. השתקפויות עקב חוסר התאמה בין קו ההולכה לאנטנה;
2. הפסדים של מוליכים ודיאלקטריים.
ניתן לקבל את יעילות האנטנה הכוללת מהנוסחה הבאה:
כלומר, יעילות כוללת = מכפלה של יעילות אי-ההתאמה, יעילות המוליך ויעילות דיאלקטרית.
בדרך כלל קשה מאוד לחשב את יעילות המוליך ואת יעילות הדיאלקטרית, אך ניתן לקבוע אותן באמצעות ניסויים. עם זאת, ניסויים אינם יכולים להבחין בין שני ההפסדים, ולכן ניתן לכתוב מחדש את הנוסחה לעיל כך:
ecd הוא יעילות הקרינה של האנטנה ו-Γ הוא מקדם ההחזרה.
2. רווח ורווח ממומש
מדד שימושי נוסף לתיאור ביצועי אנטנה הוא הגבר (gain). למרות שהגבר של אנטנה קשור קשר הדוק לכיווניות, זהו פרמטר שלוקח בחשבון גם את היעילות וגם את הכיווניות של האנטנה. כיווניות היא פרמטר שמתאר רק את המאפיינים הכיווניים של אנטנה, ולכן היא נקבעת רק על ידי דפוס הקרינה.
ההגבר של אנטנה בכיוון מסוים מוגדר כ"פי 4π היחס בין עוצמת הקרינה בכיוון זה להספק הקלט הכולל". כאשר לא צוין כיוון, בדרך כלל נלקח ההגבר בכיוון הקרינה המקסימלית. לכן, בדרך כלל יש:
באופן כללי, הכוונה היא להגבר יחסי, המוגדר כ"יחס בין הגבר ההספק בכיוון מסוים להספק של אנטנת ייחוס בכיוון ייחוס". הספק הקלט לאנטנה זו חייב להיות שווה. אנטנת הייחוס יכולה להיות ויברטור, צופר או אנטנה אחרת. ברוב המקרים, מקור נקודתי לא כיווני משמש כאנטנת ייחוס. לכן:
הקשר בין סך ההספק המוקרן לבין סך ההספק הקלט הוא כדלקמן:
על פי תקן IEEE, "הגבר אינו כולל הפסדים עקב אי-התאמה בעכבה (אובדן החזרה) ואי-התאמה בקיטוב (אובדן)." ישנם שני מושגי הגבר, האחד נקרא הגבר (G) והשני נקרא הגבר בר השגה (Gre), אשר לוקח בחשבון הפסדי החזרה/אי-התאמה.
הקשר בין הגבר לכיווניות הוא:
אם האנטנה מותאמת בצורה מושלמת לקו התמסורת, כלומר, עכבת הקלט של האנטנה Zin שווה לעכבה האופיינית Zc של הקו (|Γ| = 0), אזי ההגבר וההגבר הניתן להשגה שווים (Gre = G).
למידע נוסף על אנטנות, אנא בקרו באתר:
זמן פרסום: 14 ביוני 2024
