Naudingas parametras, apskaičiuojantis antenos priėmimo galią, yraefektyvus plotasarbaefektyvi diafragmaTarkime, kad į anteną krinta plokščia banga, kurios poliarizacija yra tokia pati kaip ir priėmimo antenos. Taip pat tarkime, kad banga sklinda antenos link antenos maksimalios spinduliuotės kryptimi (kryptimi, iš kurios būtų gaunama didžiausia galia).

Tadaefektyvi diafragmaparametras apibūdina, kiek galios sugaunama iš tam tikros plokštumos bangos. Tegupbūti plokštumos bangos galios tankis (W/m^2). JeiP_treiškia antenos imtuvui prieinamą galią (vatais), tada:

Taigi, efektyvus plotas tiesiog parodo, kiek energijos sugaunama iš plokštumos bangos ir perduodama antenos. Šis plotas atsižvelgia į antenai būdingus nuostolius (ominius nuostolius, dielektrinius nuostolius ir kt.).

Bendras efektyviosios apertūros ir bet kurios antenos didžiausio antenos stiprinimo (G) santykis pateikiamas taip:

Efektyviąją apertūrą arba efektyvųjį plotą galima išmatuoti tikrose antenose, palyginant ją su žinoma antena, turinčia tam tikrą efektyviąją apertūrą, arba apskaičiuojant naudojant išmatuotą stiprinimo koeficientą ir aukščiau pateiktą lygtį.

Efektyvioji diafragma bus naudinga sąvoka apskaičiuojant iš plokštumos bangos gaunamą galią. Norėdami pamatyti tai praktiškai, pereikite prie kito skyriaus apie Friiso perdavimo formulę.

Friiso perdavimo lygtis

Šiame puslapyje pristatome vieną iš fundamentaliausių antenų teorijos lygčių –Friiso perdavimo lygtisFriiso perdavimo lygtis naudojama vienos antenos gaunamai galiai (su stiprinimo koeficientu) apskaičiuoti.G1), kai perduodama iš kitos antenos (su stiprinimuG2), atskirti atstumuRir veikiant dažniufarba bangos ilgio lambda. Šį puslapį verta perskaityti kelis kartus ir jis turėtų būti visiškai suprastas.

Friiso transmisijos formulės išvedimas

Norėdami pradėti išvesti Friiso lygtį, įsivaizduokite dvi antenas laisvoje erdvėje (šalia nėra kliūčių), atskirtas atstumuR:

Tarkime, kad į siuntimo anteną tiekiama ( ) vatų bendroji galia. Kol kas tarkime, kad siuntimo antena yra visakryptė, be nuostolių ir kad priėmimo antena yra siuntimo antenos tolimame lauke. Tada galios tankisp(vatais kvadratiniam metrui) plokštumos bangos, krintančios ant priėmimo antenos tam tikru atstumuRiš siuntimo antenos gaunama pagal:

1 pav. Perdavimo (Tx) ir priėmimo (Rx) antenos, atskirtosR.

Jei siuntimo antenos stiprinimo koeficientas priėmimo antenos kryptimi yra apibrėžtas formule (), tada aukščiau pateikta galios tankio lygtis tampa tokia:

Stiprinimo koeficientas įtakoja realios antenos kryptingumą ir nuostolius. Tarkime, kad priėmimo antenos efektyvioji apertūra yra tokia:()Tuomet šios antenos gaunama galia ( ) apskaičiuojama pagal:

Kadangi bet kurios antenos efektyviąją diafragmą taip pat galima išreikšti kaip:

Gautą galią galima užrašyti taip:

1 lygtis

Tai žinoma kaip Friiso perdavimo formulė. Ji susieja laisvos erdvės kelio nuostolius, antenos stiprinimo koeficientus ir bangos ilgį su priimamos ir perduodamos galios koeficientais. Tai viena iš pagrindinių antenų teorijos lygčių, kurią reikėtų atsiminti (taip pat ir aukščiau pateiktą išvestį).

Kita naudinga Friiso perdavimo lygties forma pateikta [2] lygtyje. Kadangi bangos ilgis ir dažnis f yra susiję šviesos greičiu c (žr. įvadą į dažnio puslapį), turime Friiso perdavimo formulę, išreikštą dažniu:

2 lygtis

[2] lygtis rodo, kad esant aukštesniems dažniams prarandama daugiau galios. Tai yra esminis Friiso perdavimo lygties rezultatas. Tai reiškia, kad antenoms su nurodytais stiprinimo koeficientais energijos perdavimas bus didžiausias esant žemesniems dažniams. Skirtumas tarp priimamos ir perduodamos galios vadinamas signalo slopinimu. Kitaip tariant, Friiso perdavimo lygtis teigia, kad signalo slopinimas yra didesnis esant aukštesniems dažniams. Šio Friiso perdavimo formulės rezultato svarbos negalima pervertinti. Štai kodėl mobilieji telefonai paprastai veikia mažesniu nei 2 GHz dažniu. Esant aukštesniems dažniams, gali būti daugiau dažnių spektro, tačiau susiję signalo slopinimai neužtikrins kokybiško priėmimo. Kaip dar viena Friiso perdavimo lygties pasekmė, tarkime, kad jūsų klausiama apie 60 GHz antenas. Atkreipdami dėmesį, kad šis dažnis yra labai didelis, galite teigti, kad signalo slopinimas bus per didelis tolimojo nuotolio ryšiui – ir jūs esate visiškai teisūs. Esant labai aukštiems dažniams (60 GHz kartais vadinamas mm (milimetrinių bangų) sritimi), signalo slopinimas yra labai didelis, todėl galimas tik taškas-taškas ryšys. Tai atsitinka, kai imtuvas ir siųstuvas yra toje pačioje patalpoje ir nukreipti vienas į kitą. Kaip dar viena Friis perdavimo formulės išvada, ar manote, kad mobiliųjų telefonų operatoriai džiaugiasi nauja LTE (4G) juosta, kuri veikia 700 MHz dažniu? Atsakymas yra teigiamas: tai yra žemesnis dažnis nei tas, kuriuo veikia tradicinės antenos, tačiau iš [2] lygties pastebime, kad dėl to ir kelio nuostoliai bus mažesni. Todėl jie gali „aprėpti didesnį plotą“ su šiuo dažnių spektru, o „Verizon Wireless“ vadovas neseniai tai pavadino „aukštos kokybės spektru“ būtent dėl šios priežasties. Papildoma pastaba: Kita vertus, mobiliųjų telefonų gamintojai turės kompaktiškame įrenginyje įmontuoti didesnio bangos ilgio anteną (mažesnis dažnis = didesnis bangos ilgis), todėl antenos projektuotojo darbas tapo šiek tiek sudėtingesnis!

Galiausiai, jei antenų poliarizacija nesuderinta, aukščiau nurodytą priimtą galią galima padauginti iš poliarizacijos nuostolių koeficiento (PLF), kad būtų tinkamai atsižvelgta į šį neatitikimą. Aukščiau pateiktą [2] lygtį galima pakeisti, kad būtų gauta apibendrinta Friiso perdavimo formulė, apimanti poliarizacijos neatitikimą: