Полезен параметър за изчисляване на мощността на приемане на антената еефективна площилиефективна бленда.Да приемем, че плоска вълна със същата поляризация като приемната антена пада върху антената.Освен това приемете, че вълната се движи към антената в посоката на максимално излъчване на антената (посоката, от която ще бъде получена най-голямата мощност).
Тогаваефективна блендапараметърът описва колко мощност се улавя от дадена плоска вълна.Позволявамpе плътността на мощността на плоската вълна (в W/m^2).АкоP_tпредставлява мощността (във ватове) на терминалите на антената, достъпни за приемника на антената, след това:
Следователно, ефективната площ просто представлява колко мощност е уловена от плоската вълна и доставена от антената.Тази област влияе върху загубите, присъщи на антената (омични загуби, диелектрични загуби и т.н.).
Обща връзка за ефективната апертура по отношение на пиковото усилване на антената (G) на всяка антена се дава от:
Ефективната апертура или ефективната площ могат да бъдат измерени на действителни антени чрез сравнение с известна антена с дадена ефективна апертура или чрез изчисление, използвайки измереното усилване и горното уравнение.
Ефективната бленда ще бъде полезна концепция за изчисляване на получената мощност от плоска вълна.За да видите това в действие, отидете на следващия раздел на формулата за предаване на Friis.
Уравнението на предаване на Friis
На тази страница представяме едно от най-фундаменталните уравнения в теорията на антената,Уравнение на предаване на Friis.Уравнението за предаване на Friis се използва за изчисляване на мощността, получена от една антена (с усилванеG1), когато се предава от друга антена (с усилванеG2), разделени на разстояниеRи работещи на честотаfили дължина на вълната ламбда.Тази страница си струва да се прочете няколко пъти и трябва да се разбере напълно.
Извеждане на формулата за предаване на Friis
За да започнете извеждането на уравнението на Friis, помислете за две антени в свободно пространство (без препятствия наблизо), разделени на разстояниеR:
Да приемем, че （ ）ватове обща мощност се доставят на предавателната антена.За момента приемете, че предавателната антена е многопосочна, без загуби и че приемащата антена е в далечното поле на предавателната антена.След това плътността на мощносттаp(във ватове на квадратен метър) от равнинната вълна, падаща върху приемната антена на разстояниеRот предавателната антена се дава от:
Фигура 1. Антени за предаване (Tx) и приемане (Rx), разделени сR.
Ако предавателната антена има усилване на антената в посоката на приемащата антена, дадено от（ ）, тогава уравнението за плътност на мощността по-горе става:
Членът на печалбата влияе върху насочеността и загубите на истинска антена.Да приемем сега, че приемната антена има ефективна апертура, дадена от（ ）.Тогава мощността, получена от тази антена ( ) се дава от:
Тъй като ефективната бленда за всяка антена може също да се изрази като:
Получената получена мощност може да бъде записана като:
Уравнение1
Това е известно като формулата на предаване на Friis.Той свързва загубата на пътя на свободното пространство, усилването на антената и дължината на вълната с получените и предавателните мощности.Това е едно от основните уравнения в теорията на антената и трябва да се помни (както и извода по-горе).
Друга полезна форма на уравнението за предаване на Friis е дадена в уравнение [2].Тъй като дължината на вълната и честотата f са свързани със скоростта на светлината c (вижте страницата с въведение към честотата), имаме формулата за предаване на Friis по отношение на честотата:
Уравнение 2
Уравнение [2] показва, че повече мощност се губи при по-високи честоти.Това е основен резултат от уравнението за предаване на Friis.Това означава, че за антени с определено усилване преносът на енергия ще бъде най-висок при по-ниски честоти.Разликата между получената и предадената мощност е известна като загуба на път.Казано по различен начин, уравнението за предаване на Friis казва, че загубата на пътя е по-висока за по-високи честоти.Важността на този резултат от формулата за предаване на Friis не може да бъде надценена.Ето защо мобилните телефони обикновено работят на по-малко от 2 GHz.Може да има повече честотен спектър, наличен при по-високи честоти, но свързаната загуба на пътя няма да позволи качествено приемане.Като по-нататъшно следствие от уравнението за предаване на Friss, да предположим, че ви питат за 60 GHz антени.Отбелязвайки, че тази честота е много висока, може да заявите, че загубата на пътя ще бъде твърде висока за комуникация на дълги разстояния - и сте абсолютно прави.При много високи честоти (60 GHz понякога се нарича област mm (милиметрова вълна)), загубата на пътя е много висока, така че е възможна само комуникация от точка до точка.Това се случва, когато приемникът и предавателят са в една и съща стая и един срещу друг.Като по-нататъшно следствие от формулата за предаване на Friis, смятате ли, че мобилните оператори са доволни от новата LTE (4G) лента, която работи на 700MHz?Отговорът е да: това е по-ниска честота от тази, на която традиционно работят антените, но от уравнение [2] отбелязваме, че следователно загубата на пътя също ще бъде по-ниска.Следователно те могат да „покрият повече земя“ с този честотен спектър и изпълнителен директор на Verizon Wireless наскоро нарече този „спектър с високо качество“ точно поради тази причина.Странична бележка: От друга страна, производителите на мобилни телефони ще трябва да монтират антена с по-голяма дължина на вълната в компактно устройство (по-ниска честота = по-голяма дължина на вълната), така че работата на дизайнера на антената стана малко по-сложна!
И накрая, ако поляризацията на антените не е съгласувана, получената по-горе мощност може да се умножи по фактора на загуба на поляризация (PLF), за да се отчете правилно това несъответствие.Уравнение [2] по-горе може да бъде променено, за да се получи обобщена формула за предаване на Friis, която включва поляризационно несъответствие:
Уравнение 3
Време на публикуване: 8 януари 2024 г
