Колика је ефективна апертура антене?
Theефективни отвор бленде антене, такође названефективна површина (Ae), описује колико ефикасно пријемна антена хвата снагу из упадног електромагнетног таласа. То је еквивалентна површина пријема, не нужно физички отвор антене.
За поларизационо усклађени равански талас који долази из правца максималног пријема, ефективни отвор бленде повезује густину снаге упада са снагом доступном на терминалима антене.
If Sје густина упадне снаге у W/m²2иPrје расположива примљена снага у ватима, онда:
Pr= САe
Већи ефективни отвор бленде сакупља више снаге из истог упадног поља, под условом да су смер доласка и поларизација поравнати.
Ефективни отвор бленде узима у обзир ефикасност зрачења и друге губитке антене, укључујући губитке проводника и диелектричних влакана. Стога мери употребљиве перформансе пријема, а не само физичку величину. Ефикасност отвора бленде, неусклађеност импедансе и неусклађеност поларизације могу смањити снагу која се испоручује пријемнику.
Формула за ефективну апертуру бленде и појачање антене
Максимални ефективни отвор бленде било које антене повезан је са њеним појачањемGи таласна дужинаλод:
Ae= Gλ2/(4π)
Користите појачање као линеарни однос, а не dBi, у овој једначини. Претворите појачање саГ = 10Г(дБи)/10Јер је таласна дужина једнакац/ф, ефективни отвор бленде се смањује са повећањем фреквенције када се појачање одржава константним.
Насупрот томе, антене са истим физичким отвором бленде могу постићи веће појачање на краћим таласним дужинама када ефикасност отвора бленде остане упоредива. Овај однос помаже инжењерима да упореде могућности пријема на различитим фреквенцијама.
Како се одређује ефективна апертура
Ефективни отвор бленде може се израчунати из измереног појачања, одредити поређењем са референтном антеном или закључити из калибрисаних мерења снаге пријема. Резултат је користан у буџетима веза, мерењима антена и проценама осетљивости система.
За мерне примене, истражите РФ MISO-овестандардне антене са рупом појачања, који обезбеђују познато појачање у одређеним фреквентним опсезима.
Коришћење ефективног отвора бленде у Фриисовој једначини преноса
TheФриисова једначина преносаПовезује снагу преноса, појачања антене, таласну дужину и растојање у вези далеког поља у слободном простору. За појачање предајникаGt, појачање пријемникаGr, таласна дужинаλи удаљеностR, процењује снагу доступну на пријемној антени.
КоришћењеPr= САeексплицитно наводи улогу ефективног отвора бленде пријема: предајна антена утврђује густину снаге на пријемнику, а пријемна антена претвара део тог поља у терминалну снагу.
Извођење Фриисове формуле за пренос
Размотрите две антене раздвојене растојањемRу неометаном слободном простору. Пријемна антена мора бити у далеком пољу предајника, а антене треба да буду поравнате по правцу и поларизацији.
If PtКада се вати испоручују идеалној изотропној предајној антени, снага се шири по површини сфере. На удаљеностиR, густина снаге упада је:
Слика 1. Предајна (Tx) и пријемна (Rx) антена раздвојене саR.
За практичну предајну антену са појачањемGtпрема пријемнику, густина снаге упада се повећава за тај фактор појачања:
Ако пријемна антена има ефективни отвор блендеAe, расположива примљена снага је густина упадне снаге помножена саAe:
Заменом односа појачања и отвора бленде за пријемну антену добија се:
Примљена снага се стога може записати у познатом облику слободног простора:
Једначина 1.Фриисова једначина преноса у смислу таласне дужине.
Једначина 1Повезује снагу предаје, појачања антене, таласну дужину и растојање. Важи за простирање у слободном простору дуж линије вида у далеком пољу. Реални системи захтевају додатне термине за губитак кабла, губитак конектора, грешку усмеравања, атмосферско слабљење и друге ефекте простирања.
Фреквентни облик Фрисове једначине
Јерλ = c/f, једначина се такође може изразити у смислу фреквенције:
Једначина 2.Фриисова једначина преноса у смислу фреквенције.
Како фреквенција утиче на пријемљену снагу
Када се појачања антене и растојање одржавају константним, Фрисова једначина предвиђа мању пријемну снагу како се фреквенција повећава, јер таласна дужина постаје краћа. Ово поређење претпоставља исте вредности појачања на свакој фреквенцији.
Међутим, за антене са фиксним физичким отвором бленде, појачање се генерално повећава са смањењем таласне дужине. Високофреквентне и милиметарске везе стога могу постићи снажне перформансе са усмереним антенама са високим појачањем, под условом да буџет везе такође узме у обзир тачност усмеравања, атмосферску апсорпцију, кишу и губитке хардвера.
Користите Фриисову једначину као референцу у слободном простору, а не као комплетан модел пропагације. Она претпоставља рад у далеком пољу, неометану линију вида и правилно поравнате антене.
Неусклађеност поларизације
Ако предајна и пријемна антена нису поларизационо усклађене, помножите идеалну пријемну снагу са фактором губитка поларизације (PLF). За нормализоване векторе поларизације, PLF се креће од 0 до 1; вредност 1 представља савршено усклађивање. Генерализовани облик испод укључује овај израз неусклађености.
Једначина 3.Генерализована Фрисова једначина преноса укључујући неусклађеност поларизације.
Кључне закључке
- Ефективни отвор бленде претвара густину снаге упада у расположиву примљену снагу.
- За добитGи таласна дужинаλ, Ae= Gλ2/(4π).
- Користите линеарно појачање, а не dBi, у прорачунима отвора бленде и Фрииса.
- Фриис се примењује на везе далеког поља, у слободном простору на линији вида; практични буџети за везе захтевају додатне губитке.
РФ МИСО пружастандардне антене са рупом појачањаи друга РФ антенска решења за мерење, калибрацију и системску интеграцију.Контактирајте РФ МИСОда се разговара о фреквентном опсегу, појачању и захтевима интерфејса.
Е-пошта:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Време објаве: 08.01.2024.
