Η αποτελεσματικότητα ενόςκεραίααναφέρεται στην ικανότητα της κεραίας να μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια εισόδου σε ακτινοβολούμενη ενέργεια. Στις ασύρματες επικοινωνίες, η απόδοση της κεραίας έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα μετάδοσης σήματος και την κατανάλωση ενέργειας.
Η απόδοση της κεραίας μπορεί να εκφραστεί με τον ακόλουθο τύπο:
Απόδοση = (Ακτινοβολούμενη ισχύς / Ισχύς εισόδου) * 100%
Μεταξύ αυτών, η ακτινοβολούμενη ισχύς είναι η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια που ακτινοβολείται από την κεραία και η ισχύς εισόδου είναι η ηλεκτρική ενέργεια που εισέρχεται στην κεραία.
Η απόδοση μιας κεραίας επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, όπως ο σχεδιασμός της κεραίας, το υλικό, το μέγεθος, η συχνότητα λειτουργίας κ.λπ. Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η απόδοση της κεραίας, τόσο πιο αποτελεσματικά μπορεί να μετατρέψει την εισερχόμενη ηλεκτρική ενέργεια σε ακτινοβολούμενη ενέργεια, βελτιώνοντας έτσι την ποιότητα μετάδοσης σήματος και μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας.
Επομένως, η απόδοση αποτελεί σημαντικό παράγοντα κατά το σχεδιασμό και την επιλογή κεραιών, ειδικά σε εφαρμογές που απαιτούν μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις ή έχουν αυστηρές απαιτήσεις στην κατανάλωση ενέργειας.
1. Απόδοση κεραίας
Σχήμα 1
Η έννοια της απόδοσης της κεραίας μπορεί να οριστεί χρησιμοποιώντας το Σχήμα 1.
Η συνολική απόδοση κεραίας e0 χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των απωλειών κεραίας στην είσοδο και εντός της δομής της κεραίας. Αναφερόμενοι στο Σχήμα 1(β), αυτές οι απώλειες μπορεί να οφείλονται σε:
1. Ανακλάσεις λόγω ασυμφωνίας μεταξύ της γραμμής μετάδοσης και της κεραίας.
2. Απώλειες αγωγιμότητας και διηλεκτρικές απώλειες.
Η συνολική απόδοση της κεραίας μπορεί να ληφθεί από τον ακόλουθο τύπο:
Δηλαδή, συνολική απόδοση = γινόμενο της απόδοσης αναντιστοιχίας, της απόδοσης του αγωγού και της διηλεκτρικής απόδοσης.
Συνήθως είναι πολύ δύσκολο να υπολογιστεί η απόδοση του αγωγού και η διηλεκτρική απόδοση, αλλά μπορούν να προσδιοριστούν με πειράματα. Ωστόσο, τα πειράματα δεν μπορούν να διακρίνουν τις δύο απώλειες, επομένως ο παραπάνω τύπος μπορεί να ξαναγραφεί ως εξής:
ecd είναι η απόδοση ακτινοβολίας της κεραίας και Γ είναι ο συντελεστής ανάκλασης.
2. Κέρδος και Πραγματοποιημένο Κέρδος
Μια άλλη χρήσιμη μετρική για την περιγραφή της απόδοσης της κεραίας είναι το κέρδος. Αν και το κέρδος μιας κεραίας σχετίζεται στενά με την κατευθυντικότητα, είναι μια παράμετρος που λαμβάνει υπόψη τόσο την απόδοση όσο και την κατευθυντικότητα της κεραίας. Η κατευθυντικότητα είναι μια παράμετρος που περιγράφει μόνο τα κατευθυντικά χαρακτηριστικά μιας κεραίας, επομένως καθορίζεται μόνο από το διάγραμμα ακτινοβολίας.
Το κέρδος μιας κεραίας σε μια καθορισμένη κατεύθυνση ορίζεται ως "4π επί τον λόγο της έντασης ακτινοβολίας σε αυτήν την κατεύθυνση προς τη συνολική ισχύ εισόδου". Όταν δεν καθορίζεται κατεύθυνση, γενικά λαμβάνεται το κέρδος προς την κατεύθυνση της μέγιστης ακτινοβολίας. Επομένως, γενικά υπάρχει:
Γενικά, αναφέρεται στο σχετικό κέρδος, το οποίο ορίζεται ως «ο λόγος του κέρδους ισχύος σε μια καθορισμένη κατεύθυνση προς την ισχύ μιας κεραίας αναφοράς σε μια κατεύθυνση αναφοράς». Η ισχύς εισόδου σε αυτήν την κεραία πρέπει να είναι ίση. Η κεραία αναφοράς μπορεί να είναι δονητής, κόρνα ή άλλη κεραία. Στις περισσότερες περιπτώσεις, μια μη κατευθυντική σημειακή πηγή χρησιμοποιείται ως κεραία αναφοράς. Επομένως:
Η σχέση μεταξύ της συνολικής ακτινοβολούμενης ισχύος και της συνολικής ισχύος εισόδου έχει ως εξής:
Σύμφωνα με το πρότυπο IEEE, «Το κέρδος δεν περιλαμβάνει απώλειες λόγω αναντιστοιχίας σύνθετης αντίστασης (απώλεια ανάκλασης) και αναντιστοιχίας πόλωσης (απώλεια)». Υπάρχουν δύο έννοιες κέρδους, η μία ονομάζεται κέρδος (G) και η άλλη ονομάζεται εφικτό κέρδος (Gre), η οποία λαμβάνει υπόψη τις απώλειες ανάκλασης/αναντιστοιχίας.
Η σχέση μεταξύ κέρδους και κατευθυντικότητας είναι:
Εάν η κεραία ταιριάζει απόλυτα με τη γραμμή μεταφοράς, δηλαδή εάν η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας Zin είναι ίση με τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση Zc της γραμμής (|Γ| = 0), τότε το κέρδος και το επιτεύξιμο κέρδος είναι ίσα (Gre = G).
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις κεραίες, επισκεφθείτε τη διεύθυνση:
Ώρα δημοσίευσης: 14 Ιουνίου 2024
