Bir antenin verimliliği, antene sağlanan güç ve anten tarafından yayılan güçle ilişkilidir. Yüksek verimli bir anten, antene iletilen enerjinin büyük bir kısmını yayar. Verimsiz bir anten ise, anten içinde kaybolan gücün büyük bir kısmını emer. Verimsiz bir anten ayrıca empedans uyumsuzluğu nedeniyle çok fazla enerjiyi de dışarı yansıtabilir. Verimsiz bir antenin yaydığı gücü, daha verimli bir antene kıyasla azaltın.
[Not: Anten empedansı daha sonraki bir bölümde ele alınacaktır. Empedans uyumsuzluğu, empedansın yanlış bir değerde olması nedeniyle antenden yansıyan güçtür. Bu nedenle buna empedans uyumsuzluğu denir.]
Anten içindeki kayıp türlerinden biri iletim kaybıdır. İletim kayıpları, antenin sonlu iletkenliğinden kaynaklanır. Bir diğer kayıp mekanizması ise dielektrik kayıptır. Antendeki dielektrik kayıplar, dielektrik malzemedeki iletimden kaynaklanır. Antenin içinde veya çevresinde yalıtım malzemesi bulunabilir.
Antenin verimliliğinin yayılan güce oranı, antenin giriş gücü olarak yazılabilir. Bu, denklem [1]'dir. Radyasyon verimliliği, anten verimliliği olarak da bilinir.
[Denklem 1]
Verimlilik bir orandır. Bu oran her zaman 0 ile 1 arasında bir değerdir. Verimlilik genellikle yüzde olarak verilir. Örneğin, 0,5'lik bir verimlilik %50'ye kadar aynıdır. Anten verimliliği genellikle desibel (dB) cinsinden de belirtilir. 0,1'lik bir verimlilik %10'a eşittir. Bu aynı zamanda -10 desibele eşittir. 0,5'lik bir verimlilik %50'ye eşittir. Bu aynı zamanda -3 desibele eşittir.
İlk denklem bazen antenin radyasyon verimliliği olarak adlandırılır. Bu, antenin toplam etkinliği olarak adlandırılan yaygın olarak kullanılan başka bir terimden ayırt edilmesini sağlar. Toplam Etkin Verimlilik Anten radyasyon verimliliği, antenin empedans uyumsuzluk kaybıyla çarpılır. Empedans uyumsuzluk kayıpları, anten fiziksel olarak iletim hattına veya alıcıya bağlandığında meydana gelir. Bu, [2] formülünde özetlenebilir.
[Denklem 2]
formül [2]
Empedans uyumsuzluğu kaybı her zaman 0 ile 1 arasında bir sayıdır. Bu nedenle, genel anten verimliliği her zaman radyasyon verimliliğinden daha düşüktür. Tekrar belirtmek gerekirse, kayıplar yoksa, radyasyon verimliliği empedans uyumsuzluğundan kaynaklanan toplam anten verimliliğine eşittir.
Verimliliğin artırılması, en önemli anten parametrelerinden biridir. Uydu çanağı, korna anteni veya çevresinde kayıp yaratan malzeme bulunmayan yarım dalga boylu dipol anten ile verimlilik %100'e çok yakın olabilir. Cep telefonu antenleri veya tüketici elektroniği antenlerinin verimliliği genellikle %20-70 arasındadır. Bu, -7 dB -1,5 dB'ye eşdeğerdir. Bu durum genellikle anteni çevreleyen elektronik ve malzemelerin kaybından kaynaklanır. Bunlar yayılan gücün bir kısmını emer. Enerji ısı enerjisine dönüştürülür ve radyasyon olmaz. Bu da antenin verimliliğini düşürür. Araç radyo antenleri, AM radyo frekanslarında %0,01'lik bir anten verimliliğiyle çalışabilir. [Bu %1 veya -20 dB'dir.] Bu verimsizlik, antenin çalışma frekansında yarım dalga boyundan daha küçük olmasından kaynaklanır. Bu, antenin verimliliğini büyük ölçüde azaltır. Kablosuz bağlantılar, AM yayın kulelerinin çok yüksek iletim gücü kullanması nedeniyle sürdürülür.
Empedans uyumsuzluğundan kaynaklanan kayıplar, Smith Diyagramı ve Empedans Eşleştirme bölümlerinde ele alınmıştır. Empedans eşleştirme, antenin verimliliğini büyük ölçüde artırabilir.
Anten kazancı
Uzun vadeli anten kazancı, izotropik bir kaynağa göre tepe radyasyon yönünde ne kadar güç iletildiğini tanımlar. Anten kazancı, bir antenin teknik özellikler sayfasında daha yaygın olarak belirtilir. Anten kazancı önemlidir çünkü meydana gelen gerçek kayıpları hesaba katar.
3 dB kazançlı bir anten, aynı giriş gücüne sahip kayıpsız izotropik bir antenden alınacak güce kıyasla, antenden alınan gücün 3 dB daha yüksek olduğu anlamına gelir. 3 dB, güç kaynağının iki katına eşdeğerdir.
Anten kazancı bazen yön veya açıya bağlı bir fonksiyon olarak tartışılır. Ancak, kazanç tek bir sayı ile ifade edildiğinde, bu sayı tüm yönler için en yüksek kazancı gösterir. Anten kazancının "G"si, fütüristik tipteki antenlerin yönlülüğü olan "D" ile karşılaştırılabilir.
[Denklem 3]
Gerçek bir antenin kazancı, çok büyük bir uydu çanağı kadar yüksek olabilir ve 50 dB'dir. Yönlülük, gerçek bir anten gibi (kısa bir dipol anten gibi) 1,76 dB kadar düşük olabilir. Yönlülük asla 0 dB'den az olamaz. Bununla birlikte, tepe anten kazancı keyfi olarak küçük olabilir. Bu, kayıplardan veya verimsizliklerden kaynaklanır. Elektriksel olarak küçük antenler, antenin çalıştığı frekansın dalga boyunda çalışan nispeten küçük antenlerdir. Küçük antenler çok verimsiz olabilir. Empedans uyumsuzluğu dikkate alınmadığında bile, anten kazancı genellikle -10 dB'nin altındadır.
Yayın tarihi: 16 Kasım 2023
