יעילות האנטנהמתאר כיצד יעילותה של הספק RF מקובל מומרת להספק מוקרן. זהו פרמטר מפתח באנטנה מכיוון שאובדן מוליך, אובדן דיאלקטרי וחוסר התאמה בעכבה יכולים להפחית את הקרינה השמישה גם כאשר לאנטנה יש דפוס מתאים.
נוסחת יעילות הקרינה הבסיסית היא:
יעילות קרינה, eרד= פרד/ פמְקוּבָּל
יעילות כוללת כוללת גם חוסר התאמה בכניסת האנטנה:
יעילות כוללת, e0= (1 - |Γ|2) הרד
איפה פרדהוא הספק מקרין, Pמְקוּבָּלהוא ההספק המקובל ו-Γ הוא מקדם ההחזרה של הקלט. מדריך זה מסביר נוסחאות יעילות אנטנה, מנגנוני הפסד, הגבר, כיווניות, הגבר ממומש ושיטות מדידה נפוצות.
יעילות אנטנה: הגדרות ונוסחאות
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.
רווח, כיווניות ורווח ממומש
כִּוּוּנִיוּתמתאר עד כמה ריכוז דפוס הקרינה בכיוון נתון.לְהַשִׂיגמשלב כיווניות עם יעילות קרינה:
G = eרדD
כאשר G הוא הגבר, D הוא כיווניות ו-eרדהיא יעילות הקרינה. לכן, הגבר מתחשב בהפסדים של מוליך ודיאלקטרי, אך בדרך כלל אינו כולל הפסדים של אי התאמה בעכבה.
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:
רווח ממומשכולל את ההשפעה של אי-התאמה בקלט וקשור לרווח על ידי:
Gהבין= (1 - |Γ|2)G
כאשר האנטנה מתואמת היטב, ההגבר הממומש מתקרב להגבר. אם אי ההתאמה משמעותית, ההגבר הממומש נמוך יותר גם כאשר דפוס הקרינה ויעילות הקרינה נותרים ללא שינוי.
הקשר בין הגבר לכיווניות הוא:
אם האנטנה מותאמת בצורה מושלמת לקו ההולכה, |Γ| = 0 וההגבר הממומש שווה להגבר. במערכות מעשיות, יש לקחת בחשבון גם את הפסדי הכבל ואת מישור הייחוס של הכיול בעת השוואת ערכים נמדדים ומדומים.
גורמים מרכזיים המפחיתים את יעילות האנטנה
- מוליכות מוליך סופית וחספוס פני השטח
- אובדן דיאלקטרי במצעים, רדומים וחומרי תמיכה
- אי התאמה בעכבה בהזנה
- רשתות התאמה עם אובדן נתונים, מחברים ומבני הזנה
- התקנה ליד מתכת, חומרים סופגים או גוף האדם
- סבולות ייצור ופיזור זרם תלוי תדר
כיצד מודדים את יעילות האנטנה
שיטת המדידה תלויה בסוג האנטנה, בטווח התדרים ובמתקני הבדיקה הזמינים. גישות נפוצות כוללות השוואת הגבר-כיווניות, אינטגרציה של דפוסי קרינה, מדידות בתא הדהוד ושיטת וילר-קאפ עבור אנטנות קטנות מתאימות מבחינה חשמלית. כיול מדויק, תיקון אובדן כבלים, יישור קיטוב ומישור ייחוס מוגדר בבירור חיוניים לתוצאות משמעותיות.
שימוש ביעילות וברווח בבחירת אנטנה
יש להעריך יחד יעילות, הגבר, הגבר ממומש, רוחב פס, קיטוב, רוחב אלומה ו-VSWR. אנטנה בעלת כיווניות גבוהה עדיין יכולה לספק הגבר ממומש נמוך אם ההפסד או חוסר ההתאמה מוגזמים. על המהנדסים להשוות ערכים לאורך כל פס הפעולה ובתנאי הרכבה מייצגים.
גלה את RF MISOפתרונות אנטנהאו סקירה של שלנויכולות בדיקת אנטנותלבחירה ספציפית ליישום, שתפו את צוות RF MISO את תחום הפעולה, ההגבר הנדרש, הקיטוב, אילוצי ההרכבה וסביבת הבדיקה.
למידע נוסף על אנטנות, אנא בקרו באתר:
זמן פרסום: 14 ביוני 2024
