Ефективността на антената е свързана с мощността, подавана към антената, и мощността, излъчвана от антената. Високоефективната антена ще излъчва по-голямата част от енергията, доставена към антената. Неефективната антена абсорбира по-голямата част от загубената в антената мощност. Неефективната антена може също да има много отразена енергия поради несъответствие на импеданса. Намалете излъчваната мощност на неефективна антена в сравнение с по-ефективна антена.
[Забележка: Импедансът на антената е разгледан в по-късна глава. Несъответствието на импеданса е отразена мощност от антената, защото импедансът е с неправилна стойност. Следователно, това се нарича несъответствие на импеданса.]
Видът загуба в антената е загуба от проводимост. Загубите от проводимост се дължат на ограничената проводимост на антената. Друг механизъм на загуба са диелектричните загуби. Диелектричните загуби в антената се дължат на проводимостта в диелектричния материал. Изолационен материал може да присъства във или около антената.
Съотношението на ефективността на антената към излъчената мощност може да се запише като входна мощност на антената. Това е уравнение [1]. Известно още като ефективност на излъчване, или ефективност на антената.
[Уравнение 1]
Ефективността е съотношение. Това съотношение винаги е количество между 0 и 1. Ефективността често се дава в проценти. Например, ефективност от 0,5 е до 50% същата. Ефективността на антената също често се цитира в децибели (dB). Ефективност от 0,1 е равна на 10%. Това е равно и на -10 децибела (-10 децибела). Ефективност от 0,5 е равна на 50%. Това е равно и на -3 децибела (dB).
Първото уравнение понякога се нарича радиационна ефективност на антената. Това го отличава от друг често използван термин, наречен обща ефективност на антената. Обща ефективна ефективност - радиационна ефективност на антената, умножена по загубата от импедансно несъответствие на антената. Загубите от импедансно несъответствие възникват, когато антената е физически свързана към предавателната линия или приемника. Това може да се обобщи във формула [2].
[Уравнение 2]
формула [2]
Загубата от несъответствие на импеданса винаги е число между 0 и 1. Следователно, общата ефективност на антената винаги е по-малка от ефективността на излъчване. За да повторим това, ако няма загуби, ефективността на излъчване е равна на общата ефективност на антената, дължаща се на несъответствие на импеданса.
Подобряването на ефективността е един от най-важните параметри на антената. Тя може да бъде много близо до 100% със сателитна чиния, рупорна антена или дипол с половин дължина на вълната без никакъв материал със загуби около нея. Антените за мобилни телефони или антените за потребителска електроника обикновено имат ефективност от 20%-70%. Това е еквивалентно на -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Често това се дължи на загуба на електроника и материали около антената. Те са склонни да абсорбират част от излъчената мощност. Енергията се преобразува в топлинна енергия и няма излъчване. Това намалява ефективността на антената. Антените за автомобилни радиостанции могат да работят на AM радиочестоти с ефективност на антената от 0,01. [Това е 1% или -20 dB.] Тази неефективност се дължи на факта, че антената е по-малка от половината дължина на вълната при работната честота. Това значително намалява ефективността на антената. Безжичните връзки се поддържат, защото AM радиоразпръсквателните кули използват много висока предавателна мощност.
Загубите от несъответствие на импеданса са разгледани в разделите „Диаграма на Смит“ и „Съгласуване на импеданса“. Съгласуването на импеданса може значително да подобри ефективността на антената.
Усилване на антената
Дългосрочното усилване на антената описва колко мощност се предава в посоката на пиковото излъчване спрямо изотропен източник. Усилването на антената по-често се посочва в спецификацията на антената. Усилването на антената е важно, защото отчита действителните загуби, които възникват.
Антена с коефициент на усилване 3 dB означава, че мощността, получавана от антената, е с 3 dB, много по-висока от тази, която би била получена от изотропна антена без загуби със същата входна мощност. 3 dB е еквивалентно на два пъти по-голяма мощност на захранването.
Усилването на антената понякога се разглежда като функция на посоката или ъгъла. Когато обаче едно число определя усилването, тогава това число е пиковото усилване за всички посоки. „G“ на усилването на антената може да се сравни с насочеността „D“ от футуристичен тип.
[Уравнение 3]
Коефициентът на усилване на реална антена, който може да бъде висок колкото много голяма сателитна чиния, е 50 dB. Насочеността може да достигне едва 1,76 dB, както при реална антена (като например къса диполна антена). Насочеността никога не може да бъде по-малка от 0 dB. Пиковото усилване на антената обаче може да бъде произволно малко. Това се дължи на загуби или неефективност. Електрически малките антени са относително малки антени, които работят на дължината на вълната на честотата, на която работи антената. Малките антени могат да бъдат много неефективни. Коефициентът на усилване на антената често е под -10 dB, дори когато не се взема предвид несъответствието на импеданса.
Време на публикуване: 16 ноември 2023 г.
