L'efficienza di unantennasi riferisce alla capacità dell'antenna di convertire l'energia elettrica in ingresso in energia irradiata.Nelle comunicazioni wireless, l'efficienza dell'antenna ha un impatto importante sulla qualità della trasmissione del segnale e sul consumo energetico.
L’efficienza dell’antenna può essere espressa dalla seguente formula:
Efficienza = (Potenza irradiata / Potenza assorbita) * 100%
Tra questi, la potenza irradiata è l'energia elettromagnetica irradiata dall'antenna e la potenza in ingresso è l'energia elettrica immessa nell'antenna.
L'efficienza di un'antenna è influenzata da molti fattori, tra cui il design dell'antenna, il materiale, le dimensioni, la frequenza operativa, ecc. In generale, maggiore è l'efficienza dell'antenna, più efficacemente può convertire l'energia elettrica in ingresso in energia irradiata, quindi migliorare la qualità della trasmissione del segnale e ridurre il consumo energetico.
Pertanto, l'efficienza è una considerazione importante quando si progettano e si selezionano le antenne, soprattutto nelle applicazioni che richiedono trasmissione a lunga distanza o che hanno requisiti rigorosi sul consumo energetico.
1. Efficienza dell'antenna
Figura 1
Il concetto di efficienza dell'antenna può essere definito utilizzando la Figura 1.
L'efficienza totale dell'antenna e0 viene utilizzata per calcolare le perdite dell'antenna all'ingresso e all'interno della struttura dell'antenna.Facendo riferimento alla Figura 1(b), queste perdite possono essere dovute a:
1. Riflessioni dovute al disadattamento tra la linea di trasmissione e l'antenna;
2. Perdite nel conduttore e nel dielettrico.
L’efficienza totale dell’antenna può essere ottenuta dalla seguente formula:
Cioè, efficienza totale = prodotto di efficienza di disadattamento, efficienza del conduttore ed efficienza dielettrica.
Di solito è molto difficile calcolare l'efficienza del conduttore e l'efficienza dielettrica, ma possono essere determinate mediante esperimenti.Tuttavia, gli esperimenti non possono distinguere le due perdite, quindi la formula sopra può essere riscritta come:
ecd è l'efficienza di radiazione dell'antenna e Γ è il coefficiente di riflessione.
2. Guadagno e guadagno realizzato
Un altro parametro utile per descrivere le prestazioni dell'antenna è il guadagno.Sebbene il guadagno di un'antenna sia strettamente correlato alla direttività, è un parametro che tiene conto sia dell'efficienza che della direttività dell'antenna.La direttività è un parametro che descrive solo le caratteristiche direzionali di un'antenna, quindi è determinata solo dal diagramma di radiazione.
Il guadagno di un'antenna in una direzione specifica è definito come "4π volte il rapporto tra l'intensità della radiazione in quella direzione e la potenza totale in ingresso".Quando non è specificata alcuna direzione, generalmente viene preso il guadagno nella direzione della massima radiazione.Pertanto in genere si ha:
In generale si riferisce al guadagno relativo, che è definito come "il rapporto tra il guadagno di potenza in una direzione specifica e la potenza di un'antenna di riferimento in una direzione di riferimento".La potenza in ingresso a questa antenna deve essere uguale.L'antenna di riferimento può essere un vibratore, un clacson o un'altra antenna.Nella maggior parte dei casi, come antenna di riferimento viene utilizzata una sorgente puntiforme non direzionale.Perciò:
La relazione tra la potenza totale irradiata e la potenza totale in ingresso è la seguente:
Secondo lo standard IEEE, "Il guadagno non include le perdite dovute al disadattamento di impedenza (perdita di riflessione) e al disadattamento di polarizzazione (perdita)".Esistono due concetti di guadagno, uno è chiamato guadagno (G) e l'altro è chiamato guadagno ottenibile (Gre), che tiene conto delle perdite di riflessione/disadattamento.
La relazione tra guadagno e direttività è:
Se l'antenna è perfettamente adattata alla linea di trasmissione, cioè l'impedenza di ingresso dell'antenna Zin è uguale all'impedenza caratteristica Zc della linea (|Γ| = 0), allora il guadagno e il guadagno ottenibile sono uguali (Gre = G ).
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Orario di pubblicazione: 14 giugno 2024
