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 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 irradiada por la antena y la potencia de entrada es la energía eléctrica entrante 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 funcionamiento, etc. En términos generales, cuanto mayor sea la eficiencia de la antena, más eficazmente podrá convertir la energía eléctrica de entrada en energía radiada, por lo que mejorando la calidad de la 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 de 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 la antena en la entrada y dentro de la estructura de la antena.Con referencia a la Figura 1(b), estas pérdidas pueden deberse a:
1. Reflexiones por desajuste entre la línea de transmisión y la antena;
2. Pérdidas de conductores y dieléctricas.
La eficiencia total de la antena se puede obtener a partir de la siguiente fórmula:
Es decir, eficiencia total = producto de la eficiencia del desajuste, la eficiencia del conductor y la eficiencia dieléctrica.
Por lo general, es muy difícil calcular la eficiencia del conductor y la eficiencia dieléctrica, pero se pueden determinar mediante experimentos.Sin embargo, los experimentos no pueden distinguir las dos pérdidas, por lo que la fórmula anterior se puede reescribir 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 la antena es la ganancia.Aunque la ganancia de una antena está estrechamente relacionada con la directividad, es un parámetro que tiene en cuenta tanto la eficiencia como la directividad de la antena.La directividad es un parámetro que sólo describe las características direccionales de una antena, por lo que está determinada únicamente por el patrón de radiación.
La ganancia de una antena en una dirección específica se define como "4π veces la relación entre la intensidad de la 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 existe:
En general, se refiere a la ganancia relativa, que se define como "la relación entre la ganancia de potencia en una dirección especificada 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 a un desajuste de impedancia (pérdida de reflexión) y un desajuste de polarización (pérdida)".Hay dos conceptos de ganancia, uno se llama ganancia (G) y el otro se llama ganancia alcanzable (Gre), que tiene en cuenta 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
