Naudingas parametras, apskaičiuojantis antenos priėmimo galią, yraefektyvi sritisarbaefektyvi diafragma.Tarkime, kad plokštuminė banga, kurios poliarizacija tokia pati kaip ir priėmimo antena, krinta ant antenos.Darykite prielaidą, kad banga sklinda link antenos maksimalios spinduliuotės kryptimi (kryptimi, iš kurios būtų gaunama daugiausia galios).
Tadaefektyvi diafragmaparametras apibūdina, kiek galios paimama iš tam tikros plokštumos bangos.Leistipyra plokštumos bangos galios tankis (W/m^2).JeiguP_treiškia galią (vatais) antenos gnybtuose, prieinamuose antenos imtuvui, tada:
Taigi efektyvusis plotas tiesiog parodo, kiek energijos paima iš plokštumos bangos ir tiekia antena.Ši sritis lemia antenai būdingus nuostolius (ominius nuostolius, dielektrinius nuostolius ir kt.).
Bendras efektyvios diafragmos santykis, atsižvelgiant į bet kurios antenos didžiausią antenos stiprinimą (G), pateikiamas taip:
Efektyvioji diafragma arba efektyvusis plotas gali būti išmatuoti naudojant faktines antenas, lyginant su žinoma antena su nurodyta efektyvia diafragma arba apskaičiuojant naudojant išmatuotą stiprinimą ir aukščiau pateiktą lygtį.
Efektyvi diafragma bus naudinga koncepcija apskaičiuojant gaunamą galią iš plokštumos bangos.Norėdami tai pamatyti, eikite į kitą Friis perdavimo formulės skyrių.
Friiso perdavimo lygtis
Šiame puslapyje pristatome vieną iš pagrindinių antenos teorijos lygčiųFriiso perdavimo lygtis.Friiso perdavimo lygtis naudojama iš vienos antenos gaunamai galiai apskaičiuoti (su stiprėjimuG1), kai perduodama iš kitos antenos (su stiprėjimuG2), atskirtas atstumuRir veikia dažniufarba bangos ilgio lambda.Šį puslapį verta perskaityti keletą kartų ir jis turėtų būti visiškai suprantamas.
Friiso transmisijos formulės išvedimas
Norėdami pradėti Friiso lygties išvedimą, apsvarstykite dvi antenas laisvoje erdvėje (netoliese nėra kliūčių), kurias skiria vienas atstumas.R:
Tarkime, kad į perdavimo anteną tiekiama vatų visos galios.Šiuo metu darykite prielaidą, kad siuntimo antena yra įvairiakryptė, be nuostolių ir kad priėmimo antena yra tolimajame siuntimo antenos lauke.Tada galios tankisp(vatais kvadratiniam metrui) plokštumos bangos, patenkančios į priėmimo anteną, atstumąRiš siuntimo antenos pateikiama taip:
1 pav. Siuntimo (Tx) ir priėmimo (Rx) antenos, atskirtosR.
Jei siuntimo antena turi antenos stiprinimą priėmimo antenos kryptimi, nurodyta () , tada aukščiau pateikta galios tankio lygtis tampa:
Stiprinimo terminas lemia tikrosios antenos kryptį ir nuostolius.Tarkime, kad priėmimo antena turi efektyvią diafragmą().Tada šios antenos ( ) gaunama galia apskaičiuojama taip:
Kadangi bet kurios antenos efektyvioji diafragma taip pat gali būti išreikšta taip:
Gautą galią galima parašyti taip:
1 lygtis
Tai žinoma kaip Friis transmisijos formulė.Jis susieja laisvos erdvės kelio praradimą, antenos stiprinimą ir bangos ilgį su gaunama ir perdavimo galia.Tai yra viena iš pagrindinių antenos teorijos lygčių, kurią reikia atsiminti (taip pat ir aukščiau pateiktą išvedimą).
Kita naudinga Friiso perdavimo lygties forma pateikta [2] lygtyje.Kadangi bangos ilgis ir dažnis f yra susiję su šviesos greičiu c (žr. dažnio puslapio įvadą), mes turime Friiso perdavimo formulę pagal dažnį:
2 lygtis
[2] lygtis rodo, kad esant aukštesniems dažniams prarandama daugiau galios.Tai yra pagrindinis Friiso perdavimo lygties rezultatas.Tai reiškia, kad antenoms su nurodytais stiprinimo koeficientais energijos perdavimas bus didžiausias esant žemesniems dažniams.Skirtumas tarp gaunamos ir perduodamos galios yra žinomas kaip kelio praradimas.Kitaip tariant, Friis Transmission Equation sako, kad didesnių dažnių kelio nuostoliai yra didesni.Negalima pervertinti šio Friis transmisijos formulės rezultato svarbos.Štai kodėl mobilieji telefonai paprastai veikia mažesniu nei 2 GHz dažniu.Esant aukštesniems dažniams gali būti prieinamas didesnis dažnių spektras, tačiau su tuo susijęs kelio praradimas nesuteiks kokybiško priėmimo.Kaip dar viena Friss Transmission Equation pasekmė, tarkime, kad jūsų paklaus apie 60 GHz antenas.Atsižvelgdami į tai, kad šis dažnis yra labai didelis, galite teigti, kad kelio praradimas bus per didelis tolimojo ryšio ryšiui – ir jūs esate visiškai teisus.Esant labai aukštiems dažniams (60 GHz kartais vadinama mm (milimetrinės bangos) sritimi), kelio nuostoliai yra labai dideli, todėl galimas tik taškas-taškas ryšys.Tai atsitinka, kai imtuvas ir siųstuvas yra toje pačioje patalpoje ir yra vienas priešais kitą.Kaip dar viena Friis Transmission Formula pasekmė, ar manote, kad mobiliųjų telefonų operatoriai džiaugiasi nauja LTE (4G) juosta, kuri veikia 700 MHz dažniu?Atsakymas yra teigiamas: tai yra žemesnis dažnis, nei tradiciškai veikia antenos, tačiau iš [2] lygties pastebime, kad dėl to kelio nuostoliai taip pat bus mažesni.Taigi jie gali „aprėpti daugiau žemės“ naudodami šį dažnių spektrą, o „Verizon Wireless“ vadovas neseniai pavadino šį „aukštos kokybės spektrą“, būtent dėl šios priežasties.Šalutinė pastaba: Kita vertus, mobiliųjų telefonų gamintojai kompaktiškame įrenginyje turės sumontuoti didesnio bangos ilgio anteną (žemesnis dažnis = didesnis bangos ilgis), todėl antenos dizainerio darbas tapo šiek tiek sudėtingesnis!
Galiausiai, jei antenos nėra suderintos su poliarizacija, aukščiau gautą galią galima padauginti iš poliarizacijos nuostolių koeficiento (PLF), kad būtų tinkamai atsižvelgta į šį neatitikimą.Aukščiau pateiktą [2] lygtį galima pakeisti, kad būtų sukurta apibendrinta Friiso perdavimo formulė, kuri apima poliarizacijos neatitikimą:
3 lygtis
Paskelbimo laikas: 2024-08-08
