Ang isang kapaki-pakinabang na parameter sa pagkalkula ng receive power ng isang antenna ay angmabisang lugaroepektibong siwang.Ipagpalagay na ang isang plane wave na may parehong polarization bilang ang receive antenna ay nangyayari sa antenna.Ipagpalagay pa na ang alon ay naglalakbay patungo sa antenna sa direksyon ng antenna ng pinakamataas na radiation (ang direksyon kung saan matatanggap ang pinakamaraming kapangyarihan).
Pagkatapos ay angepektibong siwanginilalarawan ng parameter kung gaano karaming kapangyarihan ang nakukuha mula sa isang partikular na wave wave.Hayaanpmaging ang power density ng plane wave (sa W/m^2).KungP_tkumakatawan sa kapangyarihan (sa Watts) sa mga terminal ng antenna na magagamit sa receiver ng antenna, pagkatapos ay:
Samakatuwid, ang epektibong lugar ay kumakatawan lamang sa kung gaano karaming kapangyarihan ang nakuha mula sa alon ng eroplano at inihatid ng antena.Ang lugar na ito ay nagiging sanhi ng mga pagkalugi na likas sa antena (mga pagkalugi ng ohmic, pagkalugi ng dielectric, atbp.).
Ang isang pangkalahatang kaugnayan para sa epektibong aperture sa mga tuntunin ng peak antenna gain (G) ng anumang antenna ay ibinibigay ng:
Ang mabisang siwang o mabisang lugar ay maaaring masukat sa mga aktwal na antenna sa pamamagitan ng paghahambing sa isang kilalang antenna na may ibinigay na epektibong siwang, o sa pamamagitan ng pagkalkula gamit ang nasusukat na pakinabang at ang equation sa itaas.
Ang epektibong aperture ay magiging isang kapaki-pakinabang na konsepto para sa pagkalkula ng natanggap na kapangyarihan mula sa isang eroplanong alon.Upang makita ito sa aksyon, pumunta sa susunod na seksyon sa Friis transmission formula.
Ang Friis Transmission Equation
Sa pahinang ito, ipinakilala namin ang isa sa mga pinakapangunahing equation sa teorya ng antenna, angFriis Transmission Equation.Ang Friis Transmission Equation ay ginagamit upang kalkulahin ang kapangyarihan na natanggap mula sa isang antenna (na may gainG1), kapag ipinadala mula sa ibang antenna (na may pakinabangG2), na pinaghihiwalay ng isang distansyaR, at gumagana sa dalasfo wavelength lambda.Ang pahinang ito ay nagkakahalaga ng pagbabasa ng ilang beses at dapat na ganap na maunawaan.
Pinagmulan ng Friis Transmission Formula
Upang simulan ang derivation ng Friis Equation, isaalang-alang ang dalawang antenna sa libreng espasyo (walang mga sagabal sa malapit) na pinaghihiwalay ng distansyaR:
Ipagpalagay na （ ）Watts ng kabuuang kapangyarihan ay inihatid sa transmit antenna.Sa ngayon, ipagpalagay na ang transmit antenna ay omnidirectional, lossless, at ang receive antenna ay nasa malayong field ng transmit antenna.Tapos yung power densityp(sa Watts bawat metro kuwadrado) ng insidente ng alon ng eroplano sa receive antenna sa isang distansyaRmula sa transmit antenna ay ibinibigay ng:
Figure 1. Transmit (Tx) at Receive (Rx) Antennas 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 termino ng pagkamit ay mga kadahilanan sa direksyon at pagkalugi ng isang tunay na antenna.Ipagpalagay ngayon na ang receive antenna ay may epektibong siwang na ibinigay ni（）.Pagkatapos ang kapangyarihan na natanggap ng antenna na ito ( ) ay ibinibigay ng:
Dahil ang epektibong siwang para sa anumang antenna ay maaari ding ipahayag bilang:
Ang nagresultang natanggap na kapangyarihan ay maaaring isulat bilang:
Equation1
Ito ay kilala bilang Friis Transmission Formula.Iniuugnay nito ang pagkawala ng landas ng libreng espasyo, mga nakuha ng antenna at haba ng daluyong sa natanggap at nagpapadala ng mga kapangyarihan.Isa ito sa mga pangunahing equation sa teorya ng antenna, 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 c (tingnan ang intro sa frequency page), mayroon kaming Friis Transmission Formula sa mga tuntunin ng frequency:
Equation2
Ang equation [2] ay nagpapakita na mas maraming power ang nawawala sa mas mataas na frequency.Ito ay isang pangunahing resulta ng Friis Transmission Equation.Nangangahulugan ito na para sa mga antenna na may tinukoy na mga nadagdag, ang paglipat ng enerhiya ay magiging pinakamataas sa mas mababang mga frequency.Ang pagkakaiba sa pagitan ng kapangyarihan na natanggap at ang kapangyarihan na ipinadala ay kilala bilang pagkawala ng landas.Sinabi sa ibang paraan, sinabi ng Friis Transmission Equation na ang pagkawala ng landas ay mas mataas para sa mas mataas na frequency.Ang kahalagahan ng resultang ito mula sa Friis Transmission Formula ay hindi maaaring palakihin.Ito ang dahilan kung bakit karaniwang gumagana ang mga mobile phone sa mas mababa sa 2 GHz.Maaaring may mas maraming frequency spectrum na available sa mas matataas na frequency, ngunit hindi papaganahin ng nauugnay na pagkawala ng landas ang kalidad ng pagtanggap.Bilang karagdagang resulta ng Friss Transmission Equation, ipagpalagay na tinanong ka tungkol sa 60 GHz antenna.Sa pagpuna na ang dalas na ito ay napakataas, maaari mong sabihin na ang pagkawala ng landas ay masyadong mataas para sa mahabang hanay ng komunikasyon - at ikaw ay ganap na tama.Sa napakataas na frequency (60 GHz kung minsan ay tinutukoy bilang rehiyon ng mm (millimeter wave), ang pagkawala ng landas ay napakataas, kaya ang point-to-point na komunikasyon lamang ang posible.Nangyayari ito kapag ang receiver at transmitter ay nasa parehong silid, at magkaharap.Bilang karagdagang corrollary ng Friis Transmission Formula, sa tingin mo ba ay masaya 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 operasyon ng mga antenna, ngunit mula sa Equation [2], tandaan namin na ang pagkawala ng landas ay samakatuwid ay mas mababa rin.Kaya naman, maaari nilang "masaklaw ang mas maraming lupa" gamit ang frequency spectrum na ito, at tinawag ito kamakailan ng isang executive ng Verizon Wireless na "mataas na kalidad na spectrum", para sa kadahilanang ito.Side Note: Sa kabilang banda, ang mga gumagawa ng cell phone ay kailangang magkasya sa isang antenna na may mas malaking wavelength sa isang compact device (mas mababang frequency = mas malaking wavelength), kaya ang trabaho ng antenna designer ay naging mas kumplikado!
Panghuli, kung ang mga antenna ay hindi tumugma sa polarization, ang natanggap na kapangyarihan sa itaas ay maaaring i-multiply sa Polarization Loss Factor (PLF) upang maayos na maisaalang-alang ang mismatch na ito.Ang equation [2] sa itaas ay maaaring baguhin upang makabuo ng pangkalahatang Friis Transmission Formula, na kinabibilangan ng polarization mismatch:
Equation3
Oras ng post: Ene-08-2024
