ana

Antenin etkin açıklığı

Bir antenin alım gücünü hesaplamada yararlı bir parametre şudur:etkili alanveyaetkili açıklık. Alıcı antenle aynı polarizasyona sahip bir düzlem dalgasının antene düştüğünü varsayalım. Ayrıca dalganın antenin maksimum radyasyon yönünde (en fazla gücün alınacağı yön) antene doğru hareket ettiğini varsayalım.

Sonraetkili açıklıkparametre, verilen bir düzlem dalgasından ne kadar güç yakalandığını açıklar.pdüzlem dalganın güç yoğunluğu olsun (W/m^2 cinsinden). EğerP_tantenin alıcısına sunulan anten terminallerindeki gücü (Watt cinsinden) temsil eder, o zaman:

2

Dolayısıyla, etkili alan basitçe düzlem dalgasından ne kadar güç yakalandığını ve anten tarafından iletildiğini temsil eder. Bu alan, antene özgü kayıpları (ohmik kayıplar, dielektrik kayıplar, vb.) hesaba katar.

Herhangi bir antenin tepe anten kazancı (G) açısından etkili açıklığa ilişkin genel bir ilişki şu şekilde verilir:

3

Etkin açıklık veya etkin alan, gerçek antenler üzerinde, belirli bir etkin açıklığa sahip bilinen bir antenle karşılaştırılarak veya ölçülen kazanç ve yukarıdaki denklem kullanılarak hesaplanarak ölçülebilir.

Etkili açıklık, bir düzlem dalgasından alınan gücü hesaplamak için yararlı bir kavram olacaktır. Bunu eylem halinde görmek için, Friis iletim formülündeki bir sonraki bölüme gidin.

Friis İletim Denklemi

Bu sayfada, anten teorisindeki en temel denklemlerden biri olanFriis İletim DenklemiFriis İletim Denklemi, bir antenden alınan gücü (kazançla) hesaplamak için kullanılırG1), başka bir antenden (kazançla) iletildiğindeG2), mesafeyle ayrılmışRve frekansta çalışıyorfveya dalga boyu lambda. Bu sayfa birkaç kez okunmaya değer ve tamamen anlaşılmalıdır.

Friis İletim Formülünün Türetilmesi

Friis Denklemini türetmeye başlamak için, serbest alanda (yakınlarda engel yok) birbirinden belirli bir mesafeyle ayrılmış iki anteni ele alalım.R:

4

Toplam gücün ( )Watt'ının verici antene iletildiğini varsayalım. Şu an için verici antenin çok yönlü, kayıpsız olduğunu ve alıcı antenin verici antenin uzak alanında olduğunu varsayalım. Daha sonra güç yoğunluğup(metrekare başına Watt cinsinden) alıcı antene gelen düzlem dalgasının mesafesiRverici antenden şu şekilde verilir:

41bd284bf819e176ae631950cd267f7

Şekil 1. Verici (Tx) ve Alıcı (Rx) Antenleri,R.

5

Eğer verici antenin alıcı anten yönünde ( ) ile verilen bir anten kazancı varsa, yukarıdaki güç yoğunluğu denklemi şu hale gelir:

2
6

Kazanç terimi, gerçek bir antenin yönlülüğü ve kayıplarını etkiler. Şimdi alıcı antenin, aşağıdaki şekilde verilen etkili bir açıklığa sahip olduğunu varsayalım:( ). O zaman bu antenin aldığı güç ( ) şu şekilde verilir:

4
3
7

Herhangi bir anten için etkin açıklık şu şekilde de ifade edilebilir:

8

Elde edilen güç şu şekilde yazılabilir:

9

Denklem1

Bu, Friis İletim Formülü olarak bilinir. Serbest uzay yol kaybını, anten kazançlarını ve dalga boyunu alınan ve iletilen güçlerle ilişkilendirir. Bu, anten teorisindeki temel denklemlerden biridir ve hatırlanmalıdır (yukarıdaki türetmeyle birlikte).

Friis İletim Denkleminin bir başka yararlı biçimi Denklem [2]'de verilmiştir. Dalga boyu ve frekans f, ışık hızı c ile ilişkili olduğundan (frekans sayfasına giriş bölümüne bakın), frekans açısından Friis İletim Formülüne sahibiz:

10

Denklem2

Denklem [2], daha yüksek frekanslarda daha fazla güç kaybolduğunu gösterir. Bu, Friis İletim Denkleminin temel bir sonucudur. Bu, belirli kazanımlara sahip antenler için enerji transferinin daha düşük frekanslarda en yüksek olacağı anlamına gelir. Alınan güç ile iletilen güç arasındaki farka yol kaybı denir. Başka bir şekilde söylenirse, Friis İletim Denklemi, yol kaybının daha yüksek frekanslar için daha yüksek olduğunu söyler. Friis İletim Formülünden elde edilen bu sonucun önemi yeterince vurgulanamaz. Bu nedenle cep telefonları genellikle 2 GHz'den daha düşük frekanslarda çalışır. Daha yüksek frekanslarda daha fazla frekans spektrumu bulunabilir, ancak ilişkili yol kaybı kaliteli alımı sağlamaz. Friss İletim Denkleminin bir başka sonucu olarak, sizden 60 GHz antenler hakkında soru sorulduğunu varsayalım. Bu frekansın çok yüksek olduğunu belirterek, yol kaybının uzun menzilli iletişim için çok yüksek olacağını söyleyebilirsiniz - ve kesinlikle haklısınız. Çok yüksek frekanslarda (60 GHz bazen mm (milimetre dalga) bölgesi olarak adlandırılır), yol kaybı çok yüksektir, bu nedenle yalnızca noktadan noktaya iletişim mümkündür. Bu, alıcı ve verici aynı odada ve birbirine baktığında gerçekleşir. Friis İletim Formülünün bir başka sonucu olarak, mobil telefon operatörlerinin 700 MHz'de çalışan yeni LTE (4G) bandından memnun olduğunu düşünüyor musunuz? Cevap evet: bu, antenlerin geleneksel olarak çalıştığı frekanstan daha düşük bir frekanstır, ancak Denklem [2]'den, yol kaybının da bu nedenle daha düşük olacağını not ediyoruz. Dolayısıyla, bu frekans spektrumuyla "daha fazla alanı kaplayabilirler" ve bir Verizon Wireless yöneticisi yakın zamanda buna tam da bu nedenle "yüksek kaliteli spektrum" adını verdi. Yan Not: Öte yandan, cep telefonu üreticileri kompakt bir cihaza daha büyük dalga boyuna sahip bir anten takmak zorunda kalacaklar (daha düşük frekans = daha büyük dalga boyu), bu nedenle anten tasarımcısının işi biraz daha karmaşık hale geldi!

Son olarak, antenler polarizasyon açısından eşleşmemişse, yukarıda alınan güç, bu uyumsuzluğu uygun şekilde hesaba katmak için Polarizasyon Kaybı Faktörü (PLF) ile çarpılabilir. Yukarıdaki Denklem [2], polarizasyon uyumsuzluğunu içeren genelleştirilmiş bir Friis İletim Formülü üretmek için değiştirilebilir:

11

Denklem3


Gönderi zamanı: 08-Oca-2024

Ürün Veri Sayfasını Alın