L'efficienza di un'antenna è correlata alla potenza fornita all'antenna e alla potenza irradiata dall'antenna.Un'antenna altamente efficiente irradierà la maggior parte dell'energia fornita all'antenna.Un'antenna inefficiente assorbe la maggior parte della potenza persa all'interno dell'antenna.Un'antenna inefficiente può anche riflettere molta energia a causa del disadattamento dell'impedenza.Ridurre la potenza irradiata di un'antenna inefficiente rispetto ad un'antenna più efficiente.
[Nota a margine: l'impedenza dell'antenna è discussa in un capitolo successivo.Il disadattamento di impedenza è la potenza riflessa dall'antenna perché l'impedenza ha un valore errato.Pertanto, questo è chiamato disadattamento di impedenza.]
Il tipo di perdita all'interno dell'antenna è la perdita di conduzione.Le perdite di conduzione sono dovute alla conduttività finita dell'antenna.Un altro meccanismo di perdita è la perdita dielettrica.Le perdite dielettriche nell'antenna sono dovute alla conduzione del materiale dielettrico.All'interno o attorno all'antenna può essere presente materiale isolante.
Il rapporto tra l'efficienza dell'antenna e la potenza irradiata può essere scritto come la potenza in ingresso dell'antenna.Questa è l'equazione [1].Noto anche come efficienza dell'antenna di efficienza della radiazione.
[Equazione 1]
L'efficienza è un rapporto.Questo rapporto è sempre una quantità compresa tra 0 e 1. L'efficienza è spesso espressa in punti percentuali.Ad esempio, un'efficienza di 0,5 è fino al 50% identica.Anche l'efficienza dell'antenna è spesso espressa in decibel (dB).Un'efficienza di 0,1 equivale al 10%.Anche questo equivale a -10 decibel (-10 decibel).Un'efficienza di 0,5 equivale al 50%.Anche questo equivale a -3 decibel (dB).
La prima equazione è talvolta chiamata efficienza di radiazione dell'antenna.Questo lo distingue da un altro termine comunemente usato chiamato efficacia totale dell'antenna.Efficienza effettiva totale L'efficienza della radiazione dell'antenna moltiplicata per la perdita di disadattamento di impedenza dell'antenna.Le perdite di disadattamento di impedenza si verificano quando l'antenna è fisicamente collegata alla linea di trasmissione o al ricevitore.Questo può essere riassunto nella formula [2].
[Equazione 2]
formula [2]
La perdita di disadattamento di impedenza è sempre un numero compreso tra 0 e 1. Pertanto, l'efficienza complessiva dell'antenna è sempre inferiore all'efficienza della radiazione.Per ribadire questo, se non ci sono perdite, l'efficienza della radiazione è uguale all'efficienza totale dell'antenna a causa del disadattamento di impedenza.
Migliorare l’efficienza è uno dei parametri più importanti dell’antenna.Può essere molto vicino al 100% con un'antenna parabolica, un'antenna a tromba o un dipolo a mezza lunghezza d'onda senza alcun materiale con perdite attorno ad esso.Le antenne dei telefoni cellulari o quelle dell'elettronica di consumo hanno in genere un'efficienza del 20%-70%.Ciò equivale a -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB).Spesso a causa della perdita dei componenti elettronici e dei materiali che circondano l'antenna.Questi tendono ad assorbire parte della potenza irradiata.L'energia viene convertita in energia termica e non c'è radiazione.Ciò riduce l'efficienza dell'antenna.Le antenne dell'autoradio possono funzionare alle frequenze radio AM con un'efficienza dell'antenna di 0,01.[Questo è 1% o -20 dB.] Questa inefficienza è dovuta al fatto che l'antenna è più piccola di mezza lunghezza d'onda alla frequenza operativa.Ciò riduce notevolmente l'efficienza dell'antenna.I collegamenti wireless vengono mantenuti perché le torri di trasmissione AM impiegano una potenza di trasmissione molto elevata.
Le perdite di disadattamento di impedenza sono discusse nelle sezioni Tabella di Smith e Corrispondenza di impedenza.L'adattamento dell'impedenza può migliorare notevolmente l'efficienza dell'antenna.
Guadagno dell'antenna
Il guadagno dell'antenna a lungo termine descrive la quantità di potenza trasmessa nella direzione di picco della radiazione, rispetto a una sorgente isotropa.Il guadagno dell'antenna è più comunemente citato nella scheda tecnica di un'antenna.Il guadagno dell'antenna è importante perché tiene conto delle effettive perdite che si verificano.
Un'antenna con guadagno di 3 dB significa che la potenza ricevuta dall'antenna è di 3 dB molto più elevata di quella ricevuta da un'antenna isotropica senza perdite con la stessa potenza di ingresso.3 dB equivalgono al doppio dell'alimentazione.
Il guadagno dell'antenna viene talvolta discusso in funzione della direzione o dell'angolo.Tuttavia, quando un singolo numero specifica il guadagno, quel numero rappresenta il guadagno di picco per tutte le direzioni.La "G" del guadagno d'antenna può essere paragonata alla direttività della "D" di tipo futuristico.
[Equazione 3]
Il guadagno di un'antenna reale, che può raggiungere l'altezza di una parabola satellitare molto grande, è di 50 dB.La direttività può arrivare fino a 1,76 dB come un'antenna reale (come un'antenna a dipolo corto).La direzionalità non può mai essere inferiore a 0 dB.Tuttavia, il guadagno di picco dell'antenna può essere arbitrariamente piccolo.Ciò è dovuto a perdite o inefficienze.Le antenne elettricamente piccole sono antenne relativamente piccole che funzionano alla lunghezza d'onda della frequenza alla quale opera l'antenna.Le piccole antenne possono essere molto inefficienti.Il guadagno dell'antenna è spesso inferiore a -10 dB, anche quando non viene preso in considerazione il disadattamento dell'impedenza.
Orario di pubblicazione: 16 novembre 2023
