'n Nuttige parameter wat die ontvangskrag van 'n antenna bereken, is dieeffektiewe areaofeffektiewe diafragma. Aanvaar dat 'n vlakgolf met dieselfde polarisasie as die ontvangsantenna op die antenna inval. Veronderstel verder dat die golf na die antenna beweeg in die antenna se rigting van maksimum straling (die rigting waaruit die meeste krag ontvang sal word).
Toe dieeffektiewe diafragmaparameter beskryf hoeveel krag van 'n gegewe vlakgolf opgeneem word. Laatpwees die drywingsdigtheid van die vlakke golf (in W/m^2). AsP_tverteenwoordig die krag (in watt) by die antenna-terminale beskikbaar vir die antenna se ontvanger, dan:
Gevolglik verteenwoordig die effektiewe area eenvoudig hoeveel krag van die vlakke golf opgeneem en deur die antenna gelewer word. Hierdie area faktoriseer die verliese intrinsiek aan die antenna (ohmiese verliese, diëlektriese verliese, ens.).
'n Algemene verband vir die effektiewe diafragma in terme van die piek antenna wins (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 deur die gemete wins en die bogenoemde vergelyking te gebruik.
Effektiewe diafragma sal 'n nuttige konsep wees vir die berekening van ontvangde krag vanaf 'n vlakke golf. Om dit in aksie te sien, gaan na die volgende afdeling oor die Friis-oordragformule.
Die Friis-oordragvergelyking
Op hierdie bladsy stel ons een van die mees fundamentele vergelykings in antenna teorie bekend, dieFriis Transmissievergelyking. Die Friis-oordragvergelyking word gebruik om die krag wat vanaf een antenna ontvang word (met winsG1), wanneer dit vanaf 'n ander antenna (met winsG2), 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, oorweeg twee antennas in vrye ruimte (geen obstruksies naby nie) geskei deur 'n afstandR:
Aanvaar dat （ ）Watt van totale drywing aan die uitsaaiantenna gelewer word. Aanvaar vir die oomblik dat die uitsaaiantenna alomrigting, verliesloos is, en dat die ontvangantenna in die verre veld van die uitsaaiantenna is. Dan die kragdigtheidp(in Watt per vierkante meter) van die vlakgolf wat op die ontvangsantenna 'n afstand invalRvanaf die uitsaaiantenna word gegee deur:
Figuur 1. Send (Tx) en Ontvang (Rx) Antennas geskei deurR.
As die uitsaaiantenna 'n antennaversterking het in die rigting van die ontvangsantenna gegee deur ( ) , dan word die drywingsdigtheidsvergelyking hierbo:
Die winsterm faktore in die rigting en verliese van 'n regte antenna. Aanvaar nou dat die ontvangsantenna 'n effektiewe diafragma 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 ontvang krag kan geskryf word as:
Vergelyking1
Dit staan bekend as die Friis Transmissie Formule. Dit bring die vryespasiepadverlies, antenna-aanwinste en golflengte in verband met die ontvang- en transmissiekragte. Dit is een van die fundamentele vergelykings in antenna teorie, en moet onthou word (sowel as die afleiding hierbo).
Nog 'n nuttige vorm van die Friis-oordragvergelyking word in Vergelyking [2] gegee. Aangesien golflengte en frekwensie f verband hou met die spoed van lig c (sien inleiding tot frekwensie bladsy), het ons die Friis Transmissie Formule in terme van frekwensie:
Vergelyking 2
Vergelyking [2] toon dat meer krag by hoër frekwensies verlore gaan. Dit is 'n fundamentele resultaat van die Friis-oordragvergelyking. Dit beteken dat vir antennas met gespesifiseerde winste, die energie-oordrag die hoogste sal wees by laer frekwensies. Die verskil tussen die krag ontvang en die krag wat oorgedra word, staan bekend as padverlies. Op 'n ander manier gesê, Friis Transmission Equation sê dat die padverlies hoër is vir hoër frekwensies. Die belangrikheid van hierdie resultaat van die Friis Transmissie Formule kan nie oorbeklemtoon word nie. Dit is hoekom selfone gewoonlik teen minder as 2 GHz werk. Daar kan meer frekwensiespektrum by hoër frekwensies beskikbaar wees, maar die gepaardgaande padverlies sal nie kwaliteit ontvangs moontlik maak nie. As 'n verdere gevolg van Friss Transmission Equation, veronderstel jy word gevra oor 60 GHz-antennas. As u daarop let dat hierdie frekwensie baie hoog is, kan u sê dat die padverlies te hoog sal wees vir langafstandkommunikasie - en u is absoluut korrek. By baie hoë frekwensies (60 GHz word soms na verwys as die mm (millimetergolf) streek), is die padverlies baie hoog, dus is slegs punt-tot-punt kommunikasie moontlik. Dit vind plaas wanneer die ontvanger en sender in dieselfde kamer is en na mekaar kyk. As 'n verdere uitvloeisel van Friis Transmission Formula, dink jy die selfoonoperateurs is bly oor die nuwe LTE (4G)-band, wat teen 700MHz werk? Die antwoord is ja: dit is 'n laer frekwensie as waarmee antennas tradisioneel werk, maar uit Vergelyking [2] merk ons op dat die padverlies dus ook laer sal wees. Daarom kan hulle "meer grond bedek" met hierdie frekwensiespektrum, en 'n Verizon Wireless-bestuurder het onlangs hierdie "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 geraak!
Ten slotte, as die antennas nie polarisasie-aanpas is nie, kan die bogenoemde ontvang krag vermenigvuldig word met die Polarisasie Verlies Factor (PLF) om behoorlik rekening te hou met hierdie wanpassing. Vergelyking [2] hierbo kan verander word om 'n algemene Friis-oordragformule te produseer, wat polarisasie-wanverhouding insluit:
Vergelyking 3
Postyd: Jan-08-2024
