Η απόδοση μιας κεραίας σχετίζεται με την ισχύ που παρέχεται στην κεραία και την ισχύ που ακτινοβολείται από την κεραία. Μια κεραία υψηλής απόδοσης θα ακτινοβολεί το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που παρέχεται στην κεραία. Μια μη αποδοτική κεραία απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος που χάνεται μέσα στην κεραία. Μια μη αποδοτική κεραία μπορεί επίσης να έχει πολλή ενέργεια που ανακλάται προς τα έξω λόγω αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης. Μειώστε την ακτινοβολούμενη ισχύ μιας μη αποδοτικής κεραίας σε σύγκριση με μια πιο αποδοτική κεραία.
[Σημείωση: Η σύνθετη αντίσταση της κεραίας συζητείται σε επόμενο κεφάλαιο. Η αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης είναι η ανακλώμενη ισχύς από την κεραία επειδή η σύνθετη αντίσταση έχει λανθασμένη τιμή. Επομένως, αυτό ονομάζεται αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης.]
Ένας τύπος απώλειας εντός της κεραίας είναι η απώλεια αγωγιμότητας. Οι απώλειες αγωγιμότητας οφείλονται στην πεπερασμένη αγωγιμότητα της κεραίας. Ένας άλλος μηχανισμός απώλειας είναι η διηλεκτρική απώλεια. Οι διηλεκτρικές απώλειες στην κεραία οφείλονται στην αγωγιμότητα του διηλεκτρικού υλικού. Μονωτικό υλικό μπορεί να υπάρχει εντός ή γύρω από την κεραία.
Ο λόγος της απόδοσης της κεραίας προς την ακτινοβολούμενη ισχύ μπορεί να γραφτεί ως η ισχύς εισόδου της κεραίας. Αυτή είναι η εξίσωση [1]. Γνωστή και ως απόδοση ακτινοβολίας.
[Εξίσωση 1]
Η απόδοση είναι ένας λόγος. Αυτός ο λόγος είναι πάντα μια ποσότητα μεταξύ 0 και 1. Η απόδοση συχνά δίνεται σε ποσοστιαία μονάδα. Για παράδειγμα, μια απόδοση 0,5 είναι έως και 50% η ίδια. Η απόδοση της κεραίας αναφέρεται επίσης συχνά σε ντεσιμπέλ (dB). Μια απόδοση 0,1 ισούται με 10%. Αυτό ισούται επίσης με -10 ντεσιμπέλ (-10 ντεσιμπέλ). Μια απόδοση 0,5 ισούται με 50%. Αυτό ισούται επίσης με -3 ντεσιμπέλ (dB).
Η πρώτη εξίσωση ονομάζεται μερικές φορές απόδοση ακτινοβολίας της κεραίας. Αυτό τη διακρίνει από έναν άλλο όρο που χρησιμοποιείται συνήθως και ονομάζεται συνολική αποτελεσματικότητα της κεραίας. Συνολική Αποδοτική Απόδοση Η απόδοση ακτινοβολίας της κεραίας πολλαπλασιάζεται με την απώλεια αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης της κεραίας. Οι απώλειες αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης συμβαίνουν όταν η κεραία είναι φυσικά συνδεδεμένη με τη γραμμή μεταφοράς ή τον δέκτη. Αυτό μπορεί να συνοψιστεί στον τύπο [2].
[Εξίσωση 2]
τύπος [2]
Η απώλεια αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης είναι πάντα ένας αριθμός μεταξύ 0 και 1. Επομένως, η συνολική απόδοση της κεραίας είναι πάντα μικρότερη από την απόδοση ακτινοβολίας. Για να το επαναλάβουμε, εάν δεν υπάρχουν απώλειες, η απόδοση ακτινοβολίας είναι ίση με τη συνολική απόδοση της κεραίας λόγω αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης.
Η βελτίωση της απόδοσης είναι μία από τις πιο σημαντικές παραμέτρους της κεραίας. Μπορεί να είναι πολύ κοντά στο 100% με δορυφορική κεραία, κεραία κόρνας ή δίπολο μισού μήκους κύματος χωρίς υλικό που προκαλεί απώλειες γύρω της. Οι κεραίες κινητής τηλεφωνίας ή οι κεραίες ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης έχουν συνήθως απόδοση 20%-70%. Αυτό ισοδυναμεί με -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Συχνά οφείλεται σε απώλεια ηλεκτρονικών και υλικών που περιβάλλουν την κεραία. Αυτά τείνουν να απορροφούν μέρος της ακτινοβολούμενης ισχύος. Η ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια και δεν υπάρχει ακτινοβολία. Αυτό μειώνει την απόδοση της κεραίας. Οι κεραίες ραδιοφώνου αυτοκινήτου μπορούν να λειτουργούν σε ραδιοσυχνότητες AM με απόδοση κεραίας 0,01. [Αυτό είναι 1% ή -20 dB.] Αυτή η αναποτελεσματικότητα οφείλεται στο γεγονός ότι η κεραία είναι μικρότερη από το μισό μήκος κύματος στη συχνότητα λειτουργίας. Αυτό μειώνει σημαντικά την απόδοση της κεραίας. Οι ασύρματες συνδέσεις διατηρούνται επειδή οι πύργοι εκπομπής AM χρησιμοποιούν πολύ υψηλή ισχύ μετάδοσης.
Οι απώλειες αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης συζητούνται στις ενότητες Διάγραμμα Smith και Αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης. Η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση της κεραίας.
Κέρδος κεραίας
Το μακροπρόθεσμο κέρδος κεραίας περιγράφει την ποσότητα ισχύος που μεταδίδεται στην κατεύθυνση της μέγιστης ακτινοβολίας, σε σχέση με μια ισότροπη πηγή. Το κέρδος κεραίας αναφέρεται συχνότερα στο φύλλο προδιαγραφών μιας κεραίας. Το κέρδος κεραίας είναι σημαντικό επειδή λαμβάνει υπόψη τις πραγματικές απώλειες που συμβαίνουν.
Μια κεραία με κέρδος 3 dB σημαίνει ότι η ισχύς που λαμβάνεται από την κεραία είναι 3 dB πολύ υψηλότερη από ό,τι θα λαμβανόταν από μια ισότροπη κεραία χωρίς απώλειες με την ίδια ισχύ εισόδου. Τα 3 dB ισοδυναμούν με το διπλάσιο της παροχής ρεύματος.
Το κέρδος της κεραίας μερικές φορές συζητείται ως συνάρτηση της κατεύθυνσης ή της γωνίας. Ωστόσο, όταν ένας μόνο αριθμός καθορίζει το κέρδος, τότε αυτός ο αριθμός είναι το μέγιστο κέρδος για όλες τις κατευθύνσεις. Το "G" του κέρδους της κεραίας μπορεί να συγκριθεί με την κατευθυντικότητα του "D" φουτουριστικού τύπου.
[Εξίσωση 3]
Το κέρδος μιας πραγματικής κεραίας, το οποίο μπορεί να είναι τόσο υψηλό όσο μια πολύ μεγάλη δορυφορική κεραία, είναι 50 dB. Η κατευθυντικότητα μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 1,76 dB όπως μια πραγματική κεραία (όπως μια κοντή διπολική κεραία). Η κατευθυντικότητα δεν μπορεί ποτέ να είναι μικρότερη από 0 dB. Ωστόσο, το μέγιστο κέρδος της κεραίας μπορεί να είναι αυθαίρετα μικρό. Αυτό οφείλεται σε απώλειες ή ανεπάρκειες. Οι ηλεκτρικά μικρές κεραίες είναι σχετικά μικρές κεραίες που λειτουργούν στο μήκος κύματος της συχνότητας στην οποία λειτουργεί η κεραία. Οι μικρές κεραίες μπορεί να είναι πολύ αναποτελεσματικές. Το κέρδος της κεραίας είναι συχνά κάτω από -10 dB, ακόμη και όταν δεν λαμβάνεται υπόψη η αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης.
Ώρα δημοσίευσης: 16 Νοεμβρίου 2023
