'n Nuttige parameter wat die ontvangsvermoë van 'n antenna bereken, is dieeffektiewe areaofeffektiewe diafragmaNeem aan dat 'n vlakgolf met dieselfde polarisasie as die ontvangantenna op die antenna inval. Neem verder aan dat die golf na die antenna beweeg in die antenna se rigting van maksimum straling (die rigting vanwaar die meeste krag ontvang sal word).

Toe dieeffektiewe diafragmaparameter beskryf hoeveel krag van 'n gegewe vlakgolf vasgelê word.pdie drywingsdigtheid van die vlakgolf wees (in W/m^2). AsP_tverteenwoordig die krag (in Watt) by die antenna-terminale wat beskikbaar is vir die antenna se ontvanger, dan:

Dus verteenwoordig die effektiewe area eenvoudig hoeveel krag van die vlakgolf vasgelê en deur die antenna gelewer word. Hierdie area neem die verliese intrinsiek aan die antenna in ag (ohmiese verliese, diëlektriese verliese, ens.).

'n Algemene verband vir die effektiewe diafragma in terme van die piekantennawins (G) van enige antenna word gegee deur:

Effektiewe diafragma of effektiewe area kan gemeet word op werklike antennas deur vergelyking met 'n bekende antenna met 'n gegewe effektiewe diafragma, of deur berekening met behulp van die gemete wins en die bogenoemde vergelyking.

Effektiewe diafragma sal 'n nuttige konsep wees vir die berekening van ontvangde krag van 'n vlakgolf. Om dit in aksie te sien, gaan na die volgende afdeling oor die Friis-transmissieformule.

Die Friis-oordragvergelyking

Op hierdie bladsy stel ons een van die mees fundamentele vergelykings in antennateorie bekend, dieFriis TransmissievergelykingDie Friis-transmissievergelyking word gebruik om die krag wat van een antenna ontvang word (met versterking) te bereken.G1), wanneer dit vanaf 'n ander antenna uitgesaai word (met versterkingG2), geskei deur 'n afstandR, en werk teen frekwensiefof golflengte lambda. Hierdie bladsy is die moeite werd om 'n paar keer te lees en moet ten volle verstaan word.

Afleiding van Friis Transmissie Formule

Om die afleiding van die Friis-vergelyking te begin, beskou twee antennas in vrye ruimte (geen obstruksies naby nie) geskei deur 'n afstandR:

Neem aan dat () Watt totale krag aan die senderantenna gelewer word. Neem vir eers aan dat die senderantenna omnidireksioneel, verliesloos is, en dat die ontvangantenna in die verre veld van die senderantenna is. Dan is die kragdigtheidp(in Watt per vierkante meter) van die vlakgolf wat op die ontvangantenna 'n afstand invalRvanaf die senderantenna word gegee deur:

Figuur 1. Stuur- (Tx) en Ontvang- (Rx) Antennas geskei deurR.

As die senderantenna 'n antennewins in die rigting van die ontvangantenna het wat gegee word deur (), dan word die kragdigtheidsvergelyking hierbo:

Die winsterm beïnvloed die rigting en verliese van 'n werklike antenna. Neem nou aan dat die ontvangantenna 'n effektiewe lensopening het wat gegee word deur（）Dan word die krag wat deur hierdie antenna ( ) ontvang word, gegee deur:

Aangesien die effektiewe diafragma vir enige antenna ook uitgedruk kan word as:

Die gevolglike ontvangde krag kan geskryf word as:

Vergelyking 1

Dit staan bekend as die Friis-transmissieformule. Dit verbind die vrye ruimtepadverlies, antennawinste en golflengte met die ontvangde en transmissievermoëns. Dit is een van die fundamentele vergelykings in antennateorie, en moet onthou word (sowel as die afleiding hierbo).

Nog 'n nuttige vorm van die Friis-transmissievergelyking word in vergelyking [2] gegee. Aangesien golflengte en frekwensie f verband hou met die spoed van lig c (sien inleiding tot frekwensiebladsy), het ons die Friis-transmissieformule in terme van frekwensie:

Vergelyking 2

Vergelyking [2] toon dat meer krag verlore gaan by hoër frekwensies. Dit is 'n fundamentele resultaat van die Friis-transmissievergelyking. Dit beteken dat vir antennas met gespesifiseerde winste, die energie-oordrag die hoogste sal wees by laer frekwensies. Die verskil tussen die krag wat ontvang word en die krag wat oorgedra word, staan bekend as padverlies. Anders gestel, sê Friis-transmissievergelyking dat die padverlies hoër is vir hoër frekwensies. Die belangrikheid van hierdie resultaat van die Friis-transmissieformule kan nie oorskat word nie. Dit is hoekom selfone gewoonlik teen minder as 2 GHz werk. Daar mag dalk meer frekwensiespektrum beskikbaar wees by hoër frekwensies, maar die gepaardgaande padverlies sal nie kwaliteit ontvangs moontlik maak nie. As 'n verdere gevolg van Friss-transmissievergelyking, veronderstel jy word gevra oor 60 GHz-antennas. As jy daarop let dat hierdie frekwensie baie hoog is, kan jy sê dat die padverlies te hoog sal wees vir langafstandkommunikasie - en jy is absoluut reg. By baie hoë frekwensies (60 GHz word soms na verwys as die mm (millimetergolf) gebied), is die padverlies baie hoog, dus is slegs punt-tot-punt kommunikasie moontlik. Dit gebeur wanneer die ontvanger en sender in dieselfde vertrek is en na mekaar kyk. As 'n verdere gevolgtrekking van Friis se transmissieformule, dink jy die selfoonoperateurs is gelukkig oor die nuwe LTE (4G) band, wat teen 700 MHz werk? Die antwoord is ja: dit is 'n laer frekwensie as waarteen antennas tradisioneel werk, maar uit vergelyking [2] merk ons op dat die padverlies dus ook laer sal wees. Dus kan hulle "meer grond dek" met hierdie frekwensiespektrum, en 'n Verizon Wireless-bestuurder het dit onlangs "hoë kwaliteit spektrum" genoem, juis om hierdie rede. Kantnota: Aan die ander kant sal die selfoonvervaardigers 'n antenna met 'n groter golflengte in 'n kompakte toestel moet pas (laer frekwensie = groter golflengte), so die antenna-ontwerper se werk het 'n bietjie meer ingewikkeld geword!

Laastens, as die antennas nie polarisasie-ooreenstem nie, kan die bogenoemde ontvangde krag vermenigvuldig word met die Polarisasieverliesfaktor (PLF) om behoorlik rekening te hou met hierdie wanverhouding. Vergelyking [2] hierbo kan verander word om 'n veralgemeende Friis-transmissieformule te produseer, wat polarisasie-wanverhouding insluit: