La eficiencia de una antena está relacionada con la potencia suministrada a la antena y la potencia radiada por la antena.Una antena altamente eficiente irradiará la mayor parte de la energía entregada a la antena.Una antena ineficiente absorbe la mayor parte de la energía perdida dentro de la antena.Una antena ineficiente también puede reflejar mucha energía debido a una falta de coincidencia de impedancia.Reducir la potencia radiada de una antena ineficiente en comparación con una antena más eficiente.
[Nota al margen: la impedancia de la antena se analiza en un capítulo posterior.La falta de coincidencia de impedancia es la potencia reflejada de la antena porque la impedancia es un valor incorrecto.Por lo tanto, esto se llama desajuste de impedancia.]
El tipo de pérdida dentro de la antena es la pérdida de conducción.Las pérdidas por conducción se deben a la conductividad finita de la antena.Otro mecanismo de pérdida es la pérdida dieléctrica.Las pérdidas dieléctricas en la antena se deben a la conducción en el material dieléctrico.Puede haber material aislante dentro o alrededor de la antena.
La relación entre la eficiencia de la antena y la potencia radiada se puede escribir como la potencia de entrada de la antena.Esta es la ecuación [1].También conocida como eficiencia de antena de eficiencia de radiación.
[Ecuación 1]
La eficiencia es una proporción.Esta relación es siempre una cantidad entre 0 y 1. La eficiencia suele expresarse en un punto porcentual.Por ejemplo, una eficiencia de 0,5 es hasta un 50% igual.La eficiencia de la antena también suele expresarse en decibelios (dB).Una eficiencia de 0,1 equivale al 10%.Esto también equivale a -10 decibeles (-10 decibelios).Una eficiencia de 0,5 equivale al 50%.Esto también equivale a -3 decibeles (dB).
La primera ecuación a veces se denomina eficiencia de radiación de la antena.Esto lo distingue de otro término comúnmente utilizado llamado efectividad total de la antena.Eficiencia efectiva total Eficiencia de radiación de la antena multiplicada por la pérdida por desajuste de impedancia de la antena.Las pérdidas por desajuste de impedancia ocurren cuando la antena está conectada físicamente a la línea de transmisión o al receptor.Esto se puede resumir en la fórmula [2].
[Ecuación 2]
fórmula [2]
La pérdida por impedancia por desajuste es siempre un número entre 0 y 1. Por lo tanto, la eficiencia general de la antena es siempre menor que la eficiencia de la radiación.Para reiterar esto, si no hay pérdidas, la eficiencia de la radiación es igual a la eficiencia total de la antena debido al desajuste de impedancia.
Mejorar la eficiencia es uno de los parámetros de antena más importantes.Puede estar muy cerca del 100% con una antena parabólica, una antena de bocina o un dipolo de media longitud de onda sin ningún material con pérdidas a su alrededor.Las antenas de teléfonos móviles o de electrónica de consumo suelen tener una eficiencia del 20 % al 70 %.Esto equivale a -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB).A menudo se debe a la pérdida de componentes electrónicos y materiales que rodean la antena.Estos tienden a absorber algo de energía irradiada.La energía se convierte en energía térmica y no hay radiación.Esto reduce la eficiencia de la antena.Las antenas de radio de los automóviles pueden funcionar en frecuencias de radio AM con una eficiencia de antena de 0,01.[Esto es 1% o -20 dB.] Esta ineficiencia se debe a que la antena tiene menos de media longitud de onda en la frecuencia de operación.Esto reduce en gran medida la eficiencia de la antena.Los enlaces inalámbricos se mantienen porque las torres de transmisión AM emplean una potencia de transmisión muy alta.
Las pérdidas por desajuste de impedancia se analizan en las secciones Gráfico de Smith y Coincidencia de impedancia.La adaptación de impedancia puede mejorar enormemente la eficiencia de la antena.
Ganancia de la antena
La ganancia de antena a largo plazo describe cuánta potencia se transmite en la dirección máxima de radiación, en relación con una fuente isotrópica.La ganancia de la antena se cita más comúnmente en la hoja de especificaciones de una antena.La ganancia de la antena es importante porque tiene en cuenta las pérdidas reales que se producen.
Una antena con una ganancia de 3 dB significa que la potencia recibida de la antena es 3 dB mucho mayor que la que se recibiría de una antena isotrópica sin pérdidas con la misma potencia de entrada.3 dB equivalen al doble de la fuente de alimentación.
A veces se analiza la ganancia de la antena como una función de la dirección o el ángulo.Sin embargo, cuando un solo número especifica la ganancia, ese número es la ganancia máxima para todas las direcciones.La "G" de ganancia de antena se puede comparar con la directividad de la "D" de tipo futurista.
[Ecuación 3]
La ganancia de una antena real, que puede ser tan alta como la de una antena parabólica muy grande, es de 50 dB.La directividad puede ser tan baja como 1,76 dB como la de una antena real (como una antena dipolo corta).La direccionalidad nunca puede ser inferior a 0 dB.Sin embargo, la ganancia máxima de la antena puede ser arbitrariamente pequeña.Esto se debe a pérdidas o ineficiencias.Las antenas eléctricamente pequeñas son antenas relativamente pequeñas que operan en la longitud de onda de la frecuencia a la que opera la antena.Las antenas pequeñas pueden resultar muy ineficientes.La ganancia de la antena suele estar por debajo de -10 dB, incluso cuando no se tiene en cuenta la discrepancia de impedancia.
Hora de publicación: 16 de noviembre de 2023
