La eficiencia de unantenaSe refiere a la capacidad de la antena para convertir la energía eléctrica de entrada en energía radiada. En las comunicaciones inalámbricas, la eficiencia de la antena tiene un impacto importante en la calidad de la transmisión de la señal y el consumo de energía.
La eficiencia de la antena se puede expresar mediante la siguiente fórmula:
Eficiencia = (Potencia radiada / Potencia de entrada) * 100%
Entre ellos, la potencia radiada es la energía electromagnética radiada por la antena, y la potencia de entrada es la energía eléctrica que entra a la antena.
La eficiencia de una antena se ve afectada por muchos factores, incluido el diseño de la antena, el material, el tamaño, la frecuencia de operación, etc. En términos generales, cuanto mayor sea la eficiencia de la antena, más eficazmente podrá convertir la energía eléctrica de entrada en energía radiada, mejorando así la calidad de transmisión de la señal y reduciendo el consumo de energía.
Por lo tanto, la eficiencia es una consideración importante al diseñar y seleccionar antenas, especialmente en aplicaciones que requieren transmisión a larga distancia o tienen requisitos estrictos de consumo de energía.
1. Eficiencia de la antena
Figura 1
El concepto de eficiencia de la antena se puede definir utilizando la Figura 1.
La eficiencia total de la antena e0 se utiliza para calcular las pérdidas de antena en la entrada y dentro de la estructura de la antena. Según la Figura 1(b), estas pérdidas pueden deberse a:
1. Reflexiones debidas al desajuste entre la línea de transmisión y la antena;
2. Pérdidas en conductores y dieléctricos.
La eficiencia total de la antena se puede obtener de la siguiente fórmula:
Es decir, la eficiencia total = producto de la eficiencia del desajuste, la eficiencia del conductor y la eficiencia dieléctrica.
Calcular la eficiencia del conductor y la eficiencia dieléctrica suele ser muy difícil, pero pueden determinarse experimentalmente. Sin embargo, los experimentos no permiten distinguir entre ambas pérdidas, por lo que la fórmula anterior puede reescribirse como:
ecd es la eficiencia de radiación de la antena y Γ es el coeficiente de reflexión.
2. Ganancia y ganancia realizada
Otra métrica útil para describir el rendimiento de una antena es la ganancia. Si bien la ganancia de una antena está estrechamente relacionada con la directividad, es un parámetro que considera tanto la eficiencia como la directividad de la antena. La directividad es un parámetro que solo describe las características direccionales de una antena, por lo que está determinada únicamente por el diagrama de radiación.
La ganancia de una antena en una dirección específica se define como "4π multiplicado por la relación entre la intensidad de radiación en esa dirección y la potencia total de entrada". Cuando no se especifica ninguna dirección, generalmente se toma la ganancia en la dirección de máxima radiación. Por lo tanto, generalmente hay:
En general, se refiere a la ganancia relativa, que se define como la relación entre la ganancia de potencia en una dirección específica y la potencia de una antena de referencia en una dirección de referencia. La potencia de entrada a esta antena debe ser igual. La antena de referencia puede ser un vibrador, una bocina u otra antena. En la mayoría de los casos, se utiliza una fuente puntual no direccional como antena de referencia. Por lo tanto:
La relación entre la potencia total radiada y la potencia total de entrada es la siguiente:
Según el estándar IEEE, «La ganancia no incluye las pérdidas debidas al desajuste de impedancia (pérdida por reflexión) ni al desajuste de polarización (pérdida)». Existen dos conceptos de ganancia: uno se denomina ganancia (G) y el otro, ganancia alcanzable (Gre), que considera las pérdidas por reflexión/desajuste.
La relación entre ganancia y directividad es:
Si la antena está perfectamente adaptada a la línea de transmisión, es decir, la impedancia de entrada de la antena Zin es igual a la impedancia característica Zc de la línea (|Γ| = 0), entonces la ganancia y la ganancia alcanzable son iguales (Gre = G).
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Hora de publicación: 14 de junio de 2024
