Ano ang Epektibong Aperture ng isang Antenna?
Angepektibong siwang ng isang antena, tinatawag dingepektibong lugar (Ae), inilalarawan kung gaano kabisa ang pagkuha ng kuryente mula sa isang dumarating na electromagnetic wave sa isang receiving antenna. Ito ay isang katumbas na receiving area, hindi kinakailangan ang pisikal na butas ng antenna.
Para sa isang polarization-matched plane wave na nagmumula sa direksyon ng maximum reception, iniuugnay ng effective aperture ang incident power density sa power na makukuha sa mga antenna terminal.
If Say ang densidad ng lakas ng insidente sa W/m2atPray ang magagamit na natanggap na lakas sa watts, kung gayon:
Pr= SAe
Ang isang mas malaking epektibong siwang ay nangongolekta ng mas maraming lakas mula sa parehong field ng insidente, basta't nakahanay ang direksyon ng pagdating at polarisasyon.
Ang epektibong aperture ay tumutukoy sa kahusayan ng radiation at iba pang pagkawala ng antenna, kabilang ang mga pagkawala ng conductor at dielectric. Samakatuwid, sinusukat nito ang magagamit na pagganap ng pagtanggap sa halip na ang pisikal na laki lamang. Ang kahusayan ng aperture, impedance mismatch, at polarization mismatch ay maaaring pawang makabawas sa kuryenteng naihahatid sa receiver.
Epektibong Pormula ng Aperture at Antenna Gain
Ang pinakamataas na epektibong siwang ng anumang antena ay nauugnay sa gain nitoGat haba ng daluyongλni:
Ae= Gλ2/(4π)
Gamitin ang gain bilang linear ratio, hindi dBi, sa equation na ito. I-convert ang gain gamit angG = 10G(dBi)/10Dahil ang wavelength ay katumbas ngc/f, ang epektibong aperture ay bumababa kasabay ng pagtaas ng frequency kapag ang gain ay pinananatiling pare-pareho.
Sa kabaligtaran, ang mga antenna na may parehong pisikal na aperture ay maaaring makamit ang mas mataas na gain sa mas maiikling wavelength kapag ang kahusayan ng aperture ay nananatiling maihahambing. Ang ugnayang ito ay tumutulong sa mga inhinyero na ihambing ang kakayahan sa pagtanggap sa iba't ibang frequency.
Gaano Natutukoy ang Epektibong Aperture
Ang epektibong aperture ay maaaring kalkulahin mula sa nasukat na gain, matukoy sa pamamagitan ng paghahambing sa isang reference antenna, o mahihinuha mula sa mga naka-calibrate na sukat ng receive-power. Ang resulta ay kapaki-pakinabang sa mga link budget, sukat ng antenna at mga pagtatantya ng sensitivity ng system.
Para sa mga aplikasyon sa pagsukat, tuklasin ang mga RF MISOmga karaniwang antena ng sungay na may gain, na nagbibigay ng kilalang gain sa mga tinukoy na frequency band.
Paggamit ng Epektibong Aperture sa Friis Transmission Equation
AngEkwasyon ng transmisyon ng Friisnagkokonekta sa transmitted power, antenna gains, wavelength at separation distance sa isang free-space far-field link. Para sa transmitter gainGt, pakinabang ng tagatanggapGr, haba ng daluyongλat distansyaR, tinatantya nito ang kuryenteng magagamit sa tumatanggap na antena.
PaggamitPr= SAeGinagawang malinaw ng receive effective aperture ang papel ng receive effective aperture: itinatatag ng transmitting antenna ang power density sa receiver, at kino-convert ng receiving antenna ang bahagi ng field na iyon tungo sa terminal power.
Pagkuha ng Friis Transmission Formula
Isaalang-alang ang dalawang antena na pinaghihiwalay ng distansyaRsa walang harang na malayang espasyo. Ang tumatanggap na antena ay dapat nasa malayong field ng transmitter, at ang mga antena ay dapat na nakahanay sa direksyon at polariseysyon.
If PtKapag ang mga watt ay ipinapadala sa isang ideal na isotropic transmitting antenna, ang kuryente ay kumakalat sa ibabaw ng isang sphere. Sa layoR, ang densidad ng lakas ng insidente ay:
Pigura 1. Mga Antenna ng Pagpapadala (Tx) at Pagtanggap (Rx) na pinaghihiwalay ngR.
Para sa isang praktikal na transmitting antenna na may gainGtpatungo sa receiver, ang densidad ng lakas ng insidente ay tumataas ayon sa gain factor na iyon:
Kung ang tumatanggap na antena ay may epektibong siwangAe, ang magagamit na natanggap na kuryente ay ang densidad ng lakas ng insidente na pinarami ngAe:
Ang pagpapalit ng gain-aperture relationship para sa receiving antenna ay nagbibigay ng:
Samakatuwid, ang natanggap na kapangyarihan ay maaaring isulat sa pamilyar na anyong malayang espasyo:
Ekwasyon 1.Friis transmission equation sa mga tuntunin ng wavelength.
Ekwasyon 1Iniuugnay ang transmit power, antenna gains, wavelength at separation distance. Ito ay balido para sa line-of-sight free-space propagation sa far field. Ang mga totoong sistema ay nangangailangan ng mga karagdagang termino para sa cable loss, connector loss, pointing error, atmospheric attenuation at iba pang mga epekto ng propagation.
Anyo ng Dalas ng Ekwasyon ng Friis
Dahilλ = c/f, ang ekwasyon ay maaari ring ipahayag sa mga tuntunin ng dalas:
Ekwasyon 2.Ekwasyon ng transmisyon ng Friis sa mga tuntunin ng dalas.
Paano Nakakaapekto ang Dalas sa Natanggap na Lakas
Kapag ang mga gain at distansya ng antenna ay pinananatiling pare-pareho, hinuhulaan ng Friis equation ang mas mababang natatanggap na lakas habang tumataas ang frequency dahil nagiging mas maikli ang wavelength. Ipinapalagay ng paghahambing na ito ang parehong mga halaga ng gain sa bawat frequency.
Gayunpaman, para sa mga antenna na may nakapirming pisikal na aperture, ang gain ay karaniwang tumataas habang bumababa ang wavelength. Samakatuwid, ang mga high-frequency at millimeter-wave link ay maaaring makamit ang malakas na performance gamit ang mga directional at high-gain antenna, basta't isinasaalang-alang din ng link budget ang pointing accuracy, atmospheric absorption, ulan at hardware losses.
Gamitin ang Friis equation bilang isang free-space reference sa halip na isang kumpletong propagation model. Ipinapalagay nito ang far-field operation, walang harang na line of sight, at wastong pagkakahanay ng mga antenna.
Hindi Pagtugma ng Polarisasyon
Kung ang mga antena na nagpapadala at tumatanggap ay hindi magkatugma sa polarization, i-multiply ang ideal na natanggap na power sa polarization loss factor (PLF). Para sa mga normalized polarization vector, ang PLF ay mula 0 hanggang 1; ang halaga na 1 ay kumakatawan sa perpektong pagtutugma. Kasama sa pangkalahatang anyo sa ibaba ang terminong ito ng mismatch.
Ekwasyon 3.Pangkalahatang ekwasyon ng transmisyon ng Friis kabilang ang hindi pagtutugma ng polarisasyon.
Mga Pangunahing Puntos
- Kino-convert ng epektibong aperture ang densidad ng input power sa magagamit na natatanggap na kuryente.
- Para sa pakinabangGat haba ng daluyongλ, Ae= Gλ2/(4π).
- Gumamit ng linear gain, hindi dBi, sa mga kalkulasyon ng aperture at Friis.
- Ang Friis ay naaangkop sa mga far-field, line-of-sight free-space links; ang mga praktikal na link budget ay nangangailangan ng karagdagang mga losses.
Nagbibigay ang RF MISOmga karaniwang antena ng sungay na may gainat iba pang mga solusyon sa RF antenna para sa pagsukat, kalibrasyon at integrasyon ng sistema.Kontakin ang RF MISOupang talakayin ang mga kinakailangan sa frequency range, gain at interface.
E-mail:info@rf-miso.com
Telepono: 0086-028-82695327
Oras ng pag-post: Enero-08-2024
