Antenni efektiivsus on seotud antennile antava võimsuse ja antenni kiiratava võimsusega. Väga efektiivne antenn kiirgab suurema osa antennile edastatavast energiast. Ebaefektiivne antenn neelab suurema osa antenni sees kaduma läinud võimsusest. Ebaefektiivsel antennil võib impedantsi mittevastavuse tõttu ka palju energiat tagasi peegelduda. Vähendage ebaefektiivse antenni kiirgusvõimsust võrreldes efektiivsema antenniga.
[Märkus: Antenni impedantsi käsitletakse hilisemas peatükis. Impedantsi mittevastavus on antennilt peegelduv võimsus, kuna impedants on vale väärtusega. Seetõttu nimetatakse seda impedantsi mittevastavuseks.]
Antenni sees esineva kao tüüp on juhtivuskadu. Juhtivuskaod tulenevad antenni piiratud juhtivusest. Teine kadumehhanism on dielektriline kadu. Antenni dielektrilised kaod tulenevad dielektrilise materjali juhtivusest. Isolatsioonimaterjal võib paikneda antenni sees või ümber.
Antenni efektiivsuse ja kiirgusvõimsuse suhet saab kirjutada antenni sisendvõimsusena. See on võrrand [1]. Tuntud ka kui antenni kiirgustõhusus.
[Võrrand 1]
Efektiivsus on suhtarv. See suhtarv on alati suurus vahemikus 0 kuni 1. Efektiivsust väljendatakse sageli protsendipunktis. Näiteks efektiivsus 0,5 on kuni 50% sama. Antenni efektiivsust väljendatakse sageli ka detsibellides (dB). Efektiivsus 0,1 võrdub 10%-ga. See on samuti võrdne -10 detsibelliga (-10 detsibelli). Efektiivsus 0,5 võrdub 50%-ga. See on samuti võrdne -3 detsibelliga (dB).
Esimest võrrandit nimetatakse mõnikord antenni kiirgustõhususeks. See eristab seda teisest levinud terminist, mida nimetatakse antenni kogutõhususeks. Koguefektiivne efektiivsus on antenni kiirgustõhusus korrutatuna antenni impedantsi mittevastavuse kaoga. Impedantsi mittevastavuse kaod tekivad siis, kui antenn on füüsiliselt ühendatud ülekandeliini või vastuvõtjaga. Selle saab kokku võtta valemis [2].
[Võrrand 2]
valem [2]
Impedantsi mittevastavuse kadu on alati arv vahemikus 0 kuni 1. Seega on antenni üldine efektiivsus alati väiksem kui kiirguse efektiivsus. Selle kordamiseks, kui kadusid pole, on kiirguse efektiivsus võrdne antenni üldise efektiivsusega, mis on tingitud impedantsi mittevastavusest.
Efektiivsuse parandamine on üks olulisemaid antenni parameetreid. See võib olla väga lähedal 100%-le satelliitantenni, ruupantenni või poole lainepikkusega dipooli puhul, millel puudub kadudega materjal ümberringi. Mobiiltelefonide või tarbeelektroonika antennide efektiivsus on tavaliselt 20–70%. See on võrdne -7 dB -1,5 dB-ga (-7, -1,5 dB). Sageli on see tingitud antenni ümbritseva elektroonika ja materjalide kadudest. Need kipuvad neelama osa kiirgusvõimsusest. Energia muundatakse soojusenergiaks ja kiirgust ei teki. See vähendab antenni efektiivsust. Autoraadio antennid võivad töötada AM-raadiosagedustel antenni efektiivsusega 0,01. [See on 1% ehk -20 dB.] See ebaefektiivsus tuleneb sellest, et antenn on töösagedusel väiksem kui pool lainepikkust. See vähendab oluliselt antenni efektiivsust. Traadita ühendused säilivad, kuna AM-ringhäälingutornid kasutavad väga suurt saatevõimsust.
Impedantsi ebakõla kadusid käsitletakse Smithi diagrammi ja impedantsi sobitamise peatükkides. Impedantsi sobitamine võib antenni efektiivsust oluliselt parandada.
Antenni võimendus
Pikaajaline antenni võimendus kirjeldab, kui palju võimsust edastatakse tippkiirguse suunas isotroopse allika suhtes. Antenni võimendust on sagedamini esitatud antenni spetsifikatsioonilehel. Antenni võimendus on oluline, kuna see võtab arvesse tegelikke kadusid.
3 dB võimendusega antenn tähendab, et antennist vastuvõetav võimsus on 3 dB võrra palju suurem kui sama sisendvõimsusega kadudeta isotroopselt antennilt vastuvõetav võimsus. 3 dB võrdub kahekordse toiteallika võimsusega.
Antenni võimendust käsitletakse mõnikord suuna või nurga funktsioonina. Kui aga võimendust näitab üks arv, siis see arv on tippvõimendus kõigis suundades. Antenni võimenduse "G"-d saab võrrelda futuristliku tüübi "D" suunavusega.
[Võrrand 3]
Pärisantenni, mis võib olla sama suur kui väga suurel satelliitantennil, võimendus on 50 dB. Suunatavus võib olla sama madal kui 1,76 dB nagu pärisantennil (näiteks lühikesel dipoolantennil). Suunatavus ei saa kunagi olla väiksem kui 0 dB. Antenni tippvõimendus võib aga olla suvaliselt väike. See on tingitud kadudest või ebaefektiivsusest. Elektriliselt väikesed antennid on suhteliselt väikesed antennid, mis töötavad antenni töösageduse lainepikkusel. Väikesed antennid võivad olla väga ebaefektiivsed. Antenni võimendus on sageli alla -10 dB, isegi kui impedantsi mittevastavust ei arvestata.
Postituse aeg: 16. november 2023
