מהו הצמצם האפקטיבי של אנטנה?
הצמצם אפקטיבי של אנטנה, המכונה גםשטח יעיל (Ae), מתאר את מידת היעילות של אנטנת קליטה לוכדת אנרגיה מגל אלקטרומגנטי פוגע. זהו אזור קליטה שווה ערך, לאו דווקא הפתח הפיזי של האנטנה.
עבור גל מישורי תואם קיטוב המגיע מכיוון הקליטה המקסימלית, צמצם אפקטיבי מקשר את צפיפות ההספק הפוגעת להספק הזמין במסופי האנטנה.
If Sהיא צפיפות ההספק הפוגעת ב-W/m²2וPrהוא ההספק הזמין המתקבל בוואטים, אז:
Pr= דרום אפריקהe
צמצם אפקטיבי גדול יותר אוסף יותר כוח מאותו שדה פגיעה, בתנאי שכיוון ההגעה והקיטוב מיושרים.
צמצם אפקטיבי מתחשב ביעילות הקרינה ובהפסדי אנטנה אחרים, כולל הפסדי מוליך ודיאלקטרי. לכן, הוא מודד ביצועי קליטה שמישים ולא רק גודל פיזי. יעילות צמצם, אי התאמה בעכבה ואי התאמה בקיטוב - כולם יכולים להפחית את ההספק המסופק למקלט.
נוסחת צמצם אפקטיבית ורווח אנטנה
הצמצם האפקטיבי המקסימלי של כל אנטנה קשור להגבר שלהGואורך גלλעַל יְדֵי:
Ae= Gλ2/(4π)
השתמשו בהגבר כיחס ליניארי, ולא ב-dBi, במשוואה זו. המירו את ההגבר עםג = 10G(dBi)/10מכיוון שאורך הגל שווהג/ו, צמצם אפקטיבי פוחת עם העלייה בתדירות כאשר ההגבר נשמר קבוע.
לעומת זאת, אנטנות בעלות אותו צמצם פיזי יכולות להשיג הגבר גבוה יותר באורכי גל קצרים יותר כאשר יעילות הצמצם נשארת דומה. קשר זה עוזר למהנדסים להשוות יכולת קליטה בין תדרים שונים.
כיצד נקבע צמצם יעיל
ניתן לחשב את הצמצם האפקטיבי מהגבר נמדד, שנקבע על ידי השוואה לאנטנת ייחוס, או להסיק ממדידות הספק קליטה מכוילות. התוצאה שימושית בתקציבי קישור, מדידות אנטנה והערכות רגישות מערכת.
עבור יישומי מדידה, חקור את RF MISOאנטנות צופר בעלות הגבר סטנדרטי, המספקים הגבר ידוע על פני תחומי תדרים ספציפיים.
שימוש בצמצם אפקטיבי במשוואת ההילוכים של פריס
המשוואת ההעברה של פריסמחבר את הספק המשודר, הגבר האנטנה, אורך הגל ומרחק ההפרדה בקישור שדה רחוק במרחב חופשי. עבור הגבר המשדרGt, רווח מקלטGr, אורך גלλומרחקR, הוא מעריך את ההספק הזמין באנטנה הקולטת.
שימושPr= דרום אפריקהeמבהיר במפורש את תפקידו של צמצם הקליטה האפקטיבי: אנטנת המשדר קובעת את צפיפות ההספק במקלט, ואנטנת הקולטת ממירה חלק משדה זה להספק סופי.
גזירת נוסחת ההעברה של פריס
נבחן שתי אנטנות המופרדות במרחקRבמרחב חופשי ללא הפרעה. אנטנת הקליטה חייבת להיות בשדה הרחוק של המשדר, והאנטנות צריכות להיות מיושרות בכיוון ובקיטוב.
If Ptכאשר וואטים מועברים לאנטנת שידור איזוטרופית אידיאלית, ההספק מתפשט על פני כדור. במרחקR, צפיפות ההספק של האירוע היא:
איור 1. אנטנות שידור (Tx) וקליטה (Rx) המופרדות על ידיR.
עבור אנטנת שידור פרקטית עם הגברGtלכיוון המקלט, צפיפות ההספק הפוגעת עולה בגורם ההגבר הזה:
אם לאנטנה הקליטה יש צמצם יעילAe, ההספק הזמין שנקלט הוא צפיפות ההספק הפוגע כפולAe:
החלפת אנטנת הקליטה ביחס ההגבר-צמצם נותנת:
לכן ניתן לכתוב את ההספק המתקבל בצורה המוכרת של מרחב חופשי:
משוואה 1.משוואת שידור פרייס במונחים של אורך גל.
משוואה 1מתייחס להספק שידור, הגבר האנטנה, אורך הגל ומרחק ההפרדה. זה תקף להתפשטות במרחב חופשי בקו ראייה בשדה הרחוק. מערכות אמיתיות דורשות מונחים נוספים עבור אובדן כבל, אובדן מחבר, שגיאת כיוון, הנחתה אטמוספרית ואפקטים אחרים של התפשטות.
צורת התדירות של משוואת פריס
כִּיλ = c/f, ניתן לבטא את המשוואה גם במונחים של תדירות:
משוואה 2.משוואת השידור של פריס במונחים של תדירות.
כיצד תדר משפיע על ההספק המתקבל
כאשר הגבר האנטנה והמרחק נשמרים קבועים, משוואת פריס מנבאת הספק נמוך יותר ככל שהתדר עולה מכיוון שאורך הגל מתקצר. השוואה זו מניחה את אותם ערכי הגבר בכל תדר.
עבור אנטנות בעלות צמצם פיזי קבוע, עם זאת, ההגבר בדרך כלל עולה ככל שאורך הגל יורד. לכן, קישורים בתדר גבוה ובגל מילימטר יכולים להשיג ביצועים חזקים עם אנטנות כיווניות בעלות הגבר גבוה, בתנאי שתקציב הקישור מתחשב גם בדייקנות הכיוון, ספיגה אטמוספרית, הפסדי גשם וחומרה.
השתמשו במשוואת פריס כמודל ייחוס למרחב חופשי ולא כמודל התפשטות מלא. היא מניחה פעולה בשדה רחוק, קו ראייה ללא הפרעה ואנטנות מכוונות כהלכה.
אי התאמה בקיטוב
אם אנטנות השידור והקליטה אינן תואמות קיטוב, יש להכפיל את ההספק האידיאלי שנקלט במקדם אובדן הקיטוב (PLF). עבור וקטורי קיטוב מנורמלים, PLF נע בין 0 ל-1; ערך של 1 מייצג התאמה מושלמת. הצורה הכללית שלהלן כוללת את מונח אי ההתאמה הזה.
משוואה 3.משוואת העברה כללית של פריס כולל אי-התאמה בקיטוב.
נקודות מפתח
- צמצם אפקטיבי ממיר את צפיפות הספק הפוגע להספק זמין שנקלט.
- למען רווחGואורך גלλ, Ae= Gλ2/(4π).
- השתמש בהגבר ליניארי, לא ב-dBi, בחישובי צמצם ו-Friis.
- פריס חל על קישורים במרחב חופשי, בקו ראייה רחוק; תקציבי קישורים מעשיים דורשים הפסדים נוספים.
RF MISO מספקאנטנות צופר בעלות הגבר סטנדרטיופתרונות אנטנת RF אחרים למדידה, כיול ואינטגרציה של מערכות.צור קשר עם RF MISOכדי לדון בטווח תדרים, הגבר ודרישות ממשק.
אֶלֶקטרוֹנִי:info@rf-miso.com
טלפון: 0086-028-82695327
זמן פרסום: ינואר-08-2024
