Koristan parametar za izračunavanje snage prijema antene jeučinkovito područjeiliefektivni otvor blende.Pretpostavimo da ravni val s istom polarizacijom kao prijemna antena pada na antenu.Nadalje pretpostavimo da val putuje prema anteni u smjeru maksimalnog zračenja antene (smjer iz kojeg bi se primila najveća snaga).
Ondaefektivni otvor blendeparametar opisuje koliko je snage uhvaćeno iz danog ravnog vala.Nekapbiti gustoća snage ravnog vala (u W/m^2).AkoP_tpredstavlja snagu (u vatima) na terminalima antene dostupnim prijemniku antene, zatim:
Dakle, efektivna površina jednostavno predstavlja koliko je snage uhvaćeno od ravnog vala i isporučeno antenom.Ovo područje utječe na gubitke svojstvene anteni (omski gubici, dielektrični gubici, itd.).
Opća relacija za efektivni otvor blende u smislu vršnog pojačanja antene (G) bilo koje antene dana je na sljedeći način:
Efektivni otvor blende ili efektivna površina mogu se izmjeriti na stvarnim antenama usporedbom s poznatom antenom s danim efektivnim otvorom blende ili izračunom pomoću izmjerenog pojačanja i gornje jednadžbe.
Efektivni otvor blende bit će koristan koncept za izračunavanje primljene snage od ravnog vala.Da biste vidjeli ovo na djelu, idite na sljedeći odjeljak o formuli Friisovog prijenosa.
Friisova jednadžba prijenosa
Na ovoj stranici predstavljamo jednu od najtemeljnijih jednadžbi u teoriji antena,Friisova jednadžba prijenosa.Friisova jednadžba prijenosa koristi se za izračunavanje snage primljene od jedne antene (s pojačanjemG1), kada se emitira s druge antene (s pojačanjemG2), odvojene udaljenošćuR, i rade na frekvencijifili valna duljina lambda.Ovu stranicu vrijedi pročitati nekoliko puta i treba je u potpunosti razumjeti.
Derivacija Friisove formule prijenosa
Za početak izvođenja Friisove jednadžbe, razmotrite dvije antene u slobodnom prostoru (bez prepreka u blizini) razdvojene udaljenošćuR:
Pretpostavimo da se （ ）W ukupne snage isporučuje anteni za odašiljanje.Za sada pretpostavimo da je odašiljačka antena višesmjerna, bez gubitaka i da je prijamna antena u dalekom polju odašiljačke antene.Zatim gustoća snagep(u vatima po kvadratnom metru) ravnog vala koji pada na prijamnu antenu na udaljenostiRod odašiljačke antene daje se:
Slika 1. Antene za odašiljanje (Tx) i prijem (Rx) odvojeneR.
Ako odašiljačka antena ima pojačanje antene u smjeru prijemne antene dano s（ ）, tada gornja jednadžba gustoće snage postaje:
Članak dobitka utječe na usmjerenost i gubitke stvarne antene.Pretpostavimo sada da prijemna antena ima efektivni otvor blende zadan od（ ）.Tada je snaga koju prima ova antena ( ) dana kao:
Budući da se efektivni otvor blende za bilo koju antenu također može izraziti kao:
Rezultirajuća primljena snaga može se napisati kao:
Jednadžba1
Ovo je poznato kao Friisova formula prijenosa.Povezuje gubitak putanje slobodnog prostora, dobitke antene i valnu duljinu s primljenom i odašiljačkom snagom.Ovo je jedna od temeljnih jednadžbi u teoriji antena i treba je zapamtiti (kao i gornji izvod).
Još jedan koristan oblik Friisove jednadžbe prijenosa dan je u jednadžbi [2].Budući da su valna duljina i frekvencija f povezane s brzinom svjetlosti c (pogledajte uvodnu stranicu frekvencije), imamo Friisovu formulu prijenosa u smislu frekvencije:
Jednadžba2
Jednadžba [2] pokazuje da se više snage gubi na višim frekvencijama.Ovo je temeljni rezultat Friisove jednadžbe prijenosa.To znači da će za antene s određenim pojačanjima prijenos energije biti najveći na nižim frekvencijama.Razlika između primljene i odaslane snage poznata je kao gubitak putanje.Drugim riječima, Friisova jednadžba prijenosa kaže da je gubitak puta veći za više frekvencije.Važnost ovog rezultata Friisove formule prijenosa ne može se precijeniti.Zbog toga mobilni telefoni općenito rade na manje od 2 GHz.Na višim frekvencijama može biti dostupno više frekvencijskog spektra, ali pridruženi gubitak putanje neće omogućiti kvalitetan prijem.Kao daljnja posljedica Frissove jednadžbe prijenosa, pretpostavimo da vas pitaju o antenama od 60 GHz.Imajući na umu da je ova frekvencija vrlo visoka, mogli biste reći da će gubitak na putu biti previsok za komunikaciju dugog dometa - i potpuno ste u pravu.Na vrlo visokim frekvencijama (60 GHz se ponekad naziva područje mm (milimetarskih valova)), gubitak putanje je vrlo velik, tako da je moguća samo komunikacija od točke do točke.To se događa kada su prijemnik i odašiljač u istoj prostoriji i okrenuti jedan prema drugom.Kao daljnji zaključak Friis Transmission Formule, mislite li da su operateri mobilne telefonije zadovoljni novim LTE (4G) pojasom koji radi na 700MHz?Odgovor je da: ovo je niža frekvencija od one na kojoj antene tradicionalno rade, ali iz jednadžbe [2] primjećujemo da će zbog toga i gubici na putu također biti manji.Dakle, oni mogu "pokriti više terena" ovim frekvencijskim spektrom, a izvršni direktor Verizon Wirelessa je nedavno nazvao ovaj "spektar visoke kvalitete", upravo iz tog razloga.Dodatna napomena: S druge strane, proizvođači mobitela će morati ugraditi antenu veće valne duljine u kompaktni uređaj (niža frekvencija = veća valna duljina), pa se posao dizajnera antene malo zakomplicirao!
Konačno, ako antene nisu polarizacijski usklađene, gore primljena snaga može se pomnožiti s faktorom polarizacijskog gubitka (PLF) kako bi se ispravno uzela u obzir ova neusklađenost.Jednadžba [2] iznad može se promijeniti kako bi se proizvela generalizirana Friisova formula prijenosa, koja uključuje neusklađenost polarizacije:
Jednadžba3
Vrijeme objave: 8. siječnja 2024
