Učinkovitost antene povezana je sa snagom koja se dovodi do antene i snagom koju antena zrači. Visoko učinkovita antena zračit će većinu energije koja se isporučuje anteni. Neučinkovita antena apsorbira većinu energije izgubljene unutar antene. Neučinkovita antena također može imati puno reflektirane energije zbog neusklađenosti impedancije. Smanjite izračenu snagu neučinkovite antene u usporedbi s učinkovitijom antenom.
[Napomena: Impedancija antene raspravlja se u kasnijem poglavlju. Neusklađenost impedancije je reflektirana snaga antene jer je impedancija netočne vrijednosti. Stoga se to naziva neusklađenost impedancije.]
Vrsta gubitka unutar antene je gubitak vodljivošću. Gubici vodljivošću su posljedica konačne vodljivosti antene. Drugi mehanizam gubitka su dielektrični gubici. Električni gubici u anteni su posljedica vodljivosti u dielektričnom materijalu. Izolacijski materijal može biti prisutan unutar ili oko antene.
Omjer učinkovitosti antene i izračene snage može se zapisati kao ulazna snaga antene. To je jednadžba [1]. Također poznata kao učinkovitost zračenja, učinkovitost antene.
[Jednadžba 1]
Učinkovitost je omjer. Taj omjer je uvijek količina između 0 i 1. Učinkovitost se često izražava u postotku. Na primjer, učinkovitost od 0,5 je do 50% ista. Učinkovitost antene se također često navodi u decibelima (dB). Učinkovitost od 0,1 jednaka je 10%. To je također jednako -10 decibela (-10 decibela). Učinkovitost od 0,5 jednaka je 50%. To je također jednako -3 decibela (dB).
Prva jednadžba se ponekad naziva učinkovitost zračenja antene. To je razlikuje od drugog uobičajeno korištenog termina koji se naziva ukupna učinkovitost antene. Ukupna efektivna učinkovitost Učinkovitost zračenja antene pomnožena s gubitkom neusklađenosti impedancije antene. Gubici neusklađenosti impedancije nastaju kada je antena fizički spojena na dalekovod ili prijemnik. To se može sažeti u formuli [2].
[Jednadžba 2]
formula [2]
Gubitak zbog neusklađenosti impedancije uvijek je broj između 0 i 1. Stoga je ukupna učinkovitost antene uvijek manja od učinkovitosti zračenja. Da ponovimo, ako nema gubitaka, učinkovitost zračenja jednaka je ukupnoj učinkovitosti antene zbog neusklađenosti impedancije.
Poboljšanje učinkovitosti jedan je od najvažnijih parametara antene. Može biti vrlo blizu 100% sa satelitskom antenom, rog antenom ili dipolom s pola valne duljine bez ikakvog materijala s gubicima oko njega. Antene za mobitele ili potrošačku elektroniku obično imaju učinkovitost od 20%-70%. To je ekvivalentno -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Često je to zbog gubitka elektronike i materijala koji okružuju antenu. Oni imaju tendenciju apsorbirati dio zračene snage. Energija se pretvara u toplinsku energiju i nema zračenja. To smanjuje učinkovitost antene. Antene za auto radio mogu raditi na AM radio frekvencijama s učinkovitošću antene od 0,01. [To je 1% ili -20 dB.] Ova neučinkovitost je zato što je antena manja od polovice valne duljine na radnoj frekvenciji. To uvelike smanjuje učinkovitost antene. Bežične veze se održavaju jer AM radio tornjevi koriste vrlo visoku snagu odašiljanja.
Gubici zbog neusklađenosti impedancije opisani su u odjeljcima Smithov dijagram i Usklađivanje impedancije. Usklađivanje impedancije može uvelike poboljšati učinkovitost antene.
Dobitak antene
Dugoročno pojačanje antene opisuje koliko se snage prenosi u smjeru vršnog zračenja, u odnosu na izotropni izvor. Pojačanje antene se češće navodi u specifikaciji antene. Pojačanje antene je važno jer uzima u obzir stvarne gubitke koji se javljaju.
Antena s pojačanjem od 3 dB znači da je snaga primljena od antene 3 dB puno veća nego što bi se primila od izotropne antene bez gubitaka s istom ulaznom snagom. 3 dB je ekvivalentno dvostrukoj snazi napajanja.
Pojačanje antene se ponekad raspravlja kao funkcija smjera ili kuta. Međutim, kada jedan broj određuje pojačanje, tada je taj broj vršno pojačanje za sve smjerove. "G" pojačanja antene može se usporediti s usmjerenošću "D" futurističkog tipa.
[Jednadžba 3]
Pojačanje stvarne antene, koja može biti visoka kao vrlo velika satelitska antena, iznosi 50 dB. Usmjerenost može biti niska i do 1,76 dB kao kod stvarne antene (kao što je kratka dipolna antena). Usmjerenost nikada ne može biti manja od 0 dB. Međutim, vršno pojačanje antene može biti proizvoljno malo. To je zbog gubitaka ili neučinkovitosti. Električno male antene su relativno male antene koje rade na valnoj duljini frekvencije na kojoj antena radi. Male antene mogu biti vrlo neučinkovite. Pojačanje antene je često ispod -10 dB, čak i kada se ne uzme u obzir neusklađenost impedancije.
Vrijeme objave: 16. studenog 2023.
