Chì ghjè l'apertura effettiva di un'antenna?
Uapertura effettiva di un'antenna, chjamatu ancuzona effettiva (Ae), descrive l'efficacia di a cattura di l'energia da un'onda elettromagnetica incidente da un'antenna ricevente. Hè una zona di ricezione equivalente, micca necessariamente l'apertura fisica di l'antenna.
Per un'onda piana di polarizazione adattata chì ghjunghje da a direzzione di ricezione massima, l'apertura effettiva collega a densità di putenza incidente à a putenza dispunibule à i terminali di l'antenna.
If Shè a densità di putenza incidente in W/m²2èPrhè a putenza ricevuta dispunibile in watt, tandu:
Pr= SAe
Una apertura efficace più grande raccoglie più putenza da u listessu campu incidente, à cundizione chì a direzzione d'arrivu è a polarizazione sianu allineate.
L'apertura effettiva tene contu di l'efficienza di a radiazione è di altre perdite di l'antenna, cumprese e perdite di i cunduttori è di i dielettrici. Dunque, misura e prestazioni di ricezione utilizabili piuttostu chè solu a dimensione fisica. L'efficienza di l'apertura, a disadattamento di impedenza è a disadattamento di polarizzazione ponu tutti riduce a putenza furnita à u ricevitore.
Formula d'apertura efficace è guadagnu d'antenna
L'apertura effettiva massima di qualsiasi antenna hè ligata à u so guadagnuGè lunghezza d'ondaλda:
Ae= Gλ2/(4π)
Aduprate u guadagnu cum'è un rapportu lineare, micca dBi, in questa equazione. Cunvertite u guadagnu cùG = 10G(dBi)/10Perchè a lunghezza d'onda hè ugualec/f, l'apertura effettiva diminuisce cù l'aumentu di a frequenza quandu u guadagnu hè mantinutu custante.
À u cuntrariu, l'antenne cù a listessa apertura fisica ponu ottene un guadagnu più altu à lunghezze d'onda più corte quandu l'efficienza di l'apertura ferma paragunabile. Questa relazione aiuta l'ingegneri à paragunà a capacità di ricezione trà e frequenze.
Cumu si determina l'apertura efficace
L'apertura effettiva pò esse calculata da u guadagnu misuratu, determinata per paragone cù un'antenna di riferimentu, o dedotta da misurazioni calibrate di putenza di ricezione. U risultatu hè utile in i budget di ligame, e misurazioni di l'antenna è e stime di sensibilità di u sistema.
Per l'applicazioni di misurazione, esplorate RF MISO.antenne à tromba à guadagnu standard, chì furniscenu un guadagnu cunnisciutu annantu à bande di frequenza specificate.
Usendu l'apertura efficace in l'equazione di trasmissione di Friis
UEquazione di trasmissione di Friiscunnetta a putenza trasmessa, i guadagni di l'antenna, a lunghezza d'onda è a distanza di separazione in un ligame di campu luntanu in spaziu liberu. Per u guadagnu di u trasmettitoreGt, guadagnu di u ricevitoreGr, lunghezza d'ondaλè distanzaR, stima a putenza dispunibile à l'antenna ricevente.
UsenduPr= SAerende esplicitu u rolu di l'apertura effettiva di ricezione: l'antenna trasmittente stabilisce a densità di putenza à u ricevitore, è l'antenna ricevente cunverte una parte di quellu campu in putenza terminale.
Derivazione di a Formula di Trasmissione di Friis
Cunsiderate duie antenne separate da una distanzaRin spaziu liberu senza ostaculi. L'antenna ricevente deve esse in u campu luntanu di u trasmettitore, è l'antenne devenu esse allineate in direzzione è polarizazione.
If PtI watt sò furniti à un'antenna di trasmissione isotropica ideale, a putenza si sparghje nantu à a superficia di una sfera. À distanzaR, a densità di putenza incidente hè:
Figura 1. Antenne di trasmissione (Tx) è di ricezione (Rx) separate daR.
Per un'antenna di trasmissione pratica cù guadagnuGtversu u ricevitore, a densità di putenza incidente aumenta di quellu fattore di guadagnu:
Sè l'antenna ricevente hà un'apertura effettivaAe, a putenza ricevuta dispunibile hè a densità di putenza incidente multiplicata perAe:
Sustituendu a relazione guadagnu-apertura per l'antenna ricevente si ottiene:
A putenza ricevuta pò dunque esse scritta in a forma cunnisciuta in u spaziu liberu:
Equazione 1.Equazione di trasmissione di Friis in termini di lunghezza d'onda.
Equazione 1mette in relazione a putenza di trasmissione, i guadagni di l'antenna, a lunghezza d'onda è a distanza di separazione. Hè validu per a propagazione in spaziu liberu in linea di vista in u campu luntanu. I sistemi reali richiedenu termini supplementari per a perdita di cavi, a perdita di connettori, l'errore di puntamentu, l'attenuazione atmosferica è altri effetti di propagazione.
Forma di frequenza di l'equazione di Friis
Perchèλ = c/f, l'equazione pò ancu esse espressa in termini di frequenza:
Equazione 2.L'equazione di trasmissione di Friis in termini di frequenza.
Cumu a frequenza affetta a putenza ricevuta
Quandu i guadagni è a distanza di l'antenna sò mantenuti custanti, l'equazione di Friis prevede una putenza ricevuta più bassa quandu a frequenza aumenta perchè a lunghezza d'onda diventa più corta. Questa paragone assume i stessi valori di guadagnu à ogni frequenza.
Tuttavia, per l'antenne cù una apertura fisica fissa, u guadagnu generalmente aumenta cù a diminuzione di a lunghezza d'onda. I ligami à alta frequenza è à onde millimetriche ponu dunque ottene prestazioni elevate cù antenne direzionali à altu guadagnu, à cundizione chì u budget di u ligame tenga contu ancu di a precisione di puntamentu, di l'assorbimentu atmosfericu, di a pioggia è di e perdite di hardware.
Aduprate l'equazione di Friis cum'è riferimentu in u spaziu liberu piuttostu chè un mudellu di propagazione cumpletu. Suppone un funziunamentu in campu luntanu, una linea di vista senza ostaculi è antenne currettamente allineate.
Disallineamentu di Polarizazione
Sè l'antenne di trasmissione è di ricezione ùn sò micca polarizate, multiplicate a putenza ricevuta ideale per u fattore di perdita di polarizazione (PLF). Per i vettori di polarizazione nurmalizati, PLF varia da 0 à 1; un valore di 1 rapprisenta una currispundenza perfetta. A forma generalizata quì sottu include stu termine di mismatch.
Equazione 3.Equazione di trasmissione di Friis generalizzata chì include a disadattamento di polarizzazione.
Punti chjave
- L'apertura effettiva cunverte a densità di putenza incidente in putenza ricevuta dispunibule.
- Per guadagnuGè lunghezza d'ondaλ, Ae= Gλ2/(4π).
- Aduprate u guadagnu lineare, micca dBi, in i calculi di apertura è di Friis.
- Friis s'applica à i ligami in spaziu liberu in linea di vista è in campu luntanu; i budget di ligami pratichi richiedenu perdite supplementari.
RF MISO furnisceantenne à tromba à guadagnu standardè altre suluzioni d'antenna RF per a misurazione, a calibrazione è l'integrazione di sistemi.Cuntattate RF MISOper discute a gamma di frequenza, u guadagnu è i requisiti di l'interfaccia.
E-mail:info@rf-miso.com
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Data di publicazione: 8 di ghjennaghju di u 2024
