Ang isang kapaki-pakinabang na parametro na kumukalkula sa lakas ng pagtanggap ng isang antena ay angepektibong lugaroepektibong siwangIpagpalagay na ang isang plane wave na may parehong polarization gaya ng receive antenna ay tumatama sa antenna. Ipagpalagay din na ang wave ay naglalakbay patungo sa antenna sa direksyon ng maximum radiation ng antenna (ang direksyon kung saan matatanggap ang pinakamaraming kuryente).

Pagkatapos angepektibong siwangInilalarawan ng parameter kung gaano karaming kuryente ang nakukuha mula sa isang ibinigay na plane wave. Hayaangpmaging ang densidad ng kuryente ng plane wave (sa W/m^2). KungP_tay kumakatawan sa lakas (sa Watts) sa mga terminal ng antenna na magagamit ng receiver ng antenna, kung gayon:

Samakatuwid, ang epektibong lugar ay kumakatawan lamang sa kung gaano karaming kuryente ang nakukuha mula sa plane wave at inihahatid ng antenna. Ang lugar na ito ay isinasaalang-alang ang mga pagkawala na likas sa antenna (ohmic losses, dielectric losses, atbp.).

Ang pangkalahatang kaugnayan para sa epektibong siwang sa mga tuntunin ng peak antenna gain (G) ng anumang antenna ay ibinibigay ng:

Ang epektibong aperture o epektibong area ay maaaring masukat sa mga aktwal na antenna sa pamamagitan ng paghahambing sa isang kilalang antenna na may isang partikular na epektibong aperture, o sa pamamagitan ng pagkalkula gamit ang nasukat na gain at ang equation sa itaas.

Ang epektibong aperture ay magiging isang kapaki-pakinabang na konsepto para sa pagkalkula ng natanggap na kuryente mula sa isang plane wave. Para makita ito sa aksyon, pumunta sa susunod na seksyon tungkol sa Friis transmission formula.

Ang Friis Transmission Equation

Sa pahinang ito, ipapakilala namin ang isa sa mga pinakapangunahing ekwasyon sa teorya ng antena, angEkwasyon ng Paghahatid ng FriisAng Friis Transmission Equation ay ginagamit upang kalkulahin ang lakas na natatanggap mula sa isang antena (na may gainG1), kapag ipinapadala mula sa ibang antena (na may gainG2), pinaghihiwalay ng isang distansyaR, at gumagana sa dalasfo wavelength lambda. Ang pahinang ito ay sulit basahin nang ilang beses at dapat na lubos na maunawaan.

Pinagmulan ng Friis Transmission Formula

Upang simulan ang paghalaw ng Friis Equation, isaalang-alang ang dalawang antena sa malayang espasyo (walang mga sagabal sa malapit) na pinaghihiwalay ng isang distansyaR:

Ipagpalagay na ang （）Mga Watt ng kabuuang lakas ay inihahatid sa transmit antenna. Sa ngayon, ipagpalagay na ang transmit antenna ay omnidirectional, lossless, at ang receive antenna ay nasa malayong field ng transmit antenna. Kung gayon, ang power densityp(sa Watts bawat metro kuwadrado) ng plane wave na dumarating sa receive antenna sa isang distansyaRmula sa transmit antenna ay ibinibigay ng:

Pigura 1. Mga Antenna ng Pagpapadala (Tx) at Pagtanggap (Rx) na pinaghihiwalay ngR.

Kung ang transmit antenna ay may antenna gain sa direksyon ng receive antenna na ibinigay ng （）, ang power density equation sa itaas ay magiging:

Ang gain term ay tumutukoy sa direksyon at pagkawala ng isang tunay na antena. Ipagpalagay na ngayon na ang receive antenna ay may epektibong siwang na ibinibigay ng()Kung gayon, ang lakas na natatanggap ng antenang ito ( ) ay ibinibigay ng:

Dahil ang epektibong siwang para sa anumang antena ay maaari ring ipahayag bilang:

Ang nagresultang natanggap na kapangyarihan ay maaaring isulat bilang:

Ekwasyon 1

Ito ay kilala bilang Friis Transmission Formula. Iniuugnay nito ang free space path loss, antenna gains at wavelength sa received at transmit powers. Ito ay isa sa mga pangunahing equation sa antenna theory, at dapat tandaan (pati na rin ang derivation sa itaas).

Ang isa pang kapaki-pakinabang na anyo ng Friis Transmission Equation ay ibinigay sa Equation [2]. Dahil ang wavelength at frequency f ay nauugnay sa bilis ng liwanag na c (tingnan ang intro sa pahina ng frequency), mayroon tayong Friis Transmission Formula sa mga tuntunin ng frequency:

Ekwasyon 2

Ipinapakita ng Equation [2] na mas maraming kuryente ang nawawala sa mas matataas na frequency. Ito ay isang pangunahing resulta ng Friis Transmission Equation. Nangangahulugan ito na para sa mga antenna na may tinukoy na mga gain, ang paglipat ng enerhiya ay magiging pinakamataas sa mas mababang mga frequency. Ang pagkakaiba sa pagitan ng kuryenteng natanggap at ng kuryenteng ipinadala ay kilala bilang path loss. Sa ibang paraan, sinasabi ng Friis Transmission Equation na ang path loss ay mas mataas para sa mas matataas na frequency. Hindi maaaring maging labis-labis ang kahalagahan ng resultang ito mula sa Friis Transmission Formula. Ito ang dahilan kung bakit ang mga mobile phone ay karaniwang gumagana sa mas mababa sa 2 GHz. Maaaring mayroong mas maraming frequency spectrum na magagamit sa mas matataas na frequency, ngunit ang nauugnay na path loss ay hindi magbibigay-daan sa kalidad ng pagtanggap. Bilang karagdagang resulta ng Friss Transmission Equation, ipagpalagay na tinanong ka tungkol sa 60 GHz antenna. Tandaan na ang frequency na ito ay napakataas, maaari mong sabihin na ang path loss ay magiging masyadong mataas para sa komunikasyon sa malayong saklaw - at ikaw ay ganap na tama. Sa napakataas na frequency (ang 60 GHz ay minsan tinutukoy bilang mm (millimeter wave) region), ang path loss ay napakataas, kaya tanging point-to-point na komunikasyon lamang ang posible. Nangyayari ito kapag ang receiver at transmitter ay nasa iisang silid, at magkaharap. Bilang karagdagang karugtong ng Friis Transmission Formula, sa palagay mo ba ay natutuwa ang mga operator ng mobile phone tungkol sa bagong LTE (4G) band, na gumagana sa 700MHz? Ang sagot ay oo: ito ay isang mas mababang frequency kaysa sa tradisyonal na paggana ng mga antenna, ngunit mula sa Equation [2], napansin namin na ang path loss ay magiging mas mababa rin. Samakatuwid, maaari nilang "masakop ang mas maraming lugar" gamit ang frequency spectrum na ito, at kamakailan ay tinawag ito ng isang ehekutibo ng Verizon Wireless na "high quality spectrum", para mismo sa kadahilanang ito. Paalala: Sa kabilang banda, ang mga gumagawa ng cell phone ay kailangang magkabit ng isang antenna na may mas malaking wavelength sa isang compact device (mas mababang frequency = mas malaking wavelength), kaya medyo naging mas kumplikado ang trabaho ng antenna designer!

Panghuli, kung ang mga antena ay hindi magkatugma sa polarization, ang natanggap na lakas sa itaas ay maaaring i-multiply ng Polarization Loss Factor (PLF) upang maayos na maipaliwanag ang mismatch na ito. Ang Equation [2] sa itaas ay maaaring baguhin upang makagawa ng isang pangkalahatang Friis Transmission Formula, na kinabibilangan ng polarization mismatch: