Bir antenin alım gücünü hesaplamada yararlı bir parametre şudur:etkili alanveyaetkili diyaframAlıcı antenle aynı polarizasyona sahip bir düzlem dalganın antene düştüğünü varsayalım. Ayrıca, dalganın antene doğru, antenin maksimum radyasyon yönünde (en fazla gücün alınacağı yön) ilerlediğini varsayalım.
Sonraetkili diyaframparametre, belirli bir düzlem dalgasından ne kadar güç yakalandığını tanımlar.pdüzlem dalganın güç yoğunluğu (W/m^2 cinsinden) olsun.P_tantenin alıcısına sunulan anten terminallerindeki gücü (Watt cinsinden) temsil eder, o zaman:
Dolayısıyla, etkin alan, düzlem dalgasından yakalanan ve anten tarafından iletilen güç miktarını temsil eder. Bu alan, antene özgü kayıpları (omik kayıplar, dielektrik kayıplar vb.) hesaba katar.
Herhangi bir antenin tepe anten kazancı (G) açısından etkili açıklığa ilişkin genel ilişki şu şekilde verilir:
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.
Etkin diyafram açıklığı, düzlemsel bir dalgadan alınan gücü hesaplamak için faydalı bir kavram olacaktır. Bunu uygulamada görmek için Friis iletim formülünün bir sonraki bölümüne geçin.
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 iletildiğinde (kazançla)G2), mesafeyle ayrılmışRve frekansta çalışıyorfveya dalga boyu lambda. Bu sayfa birkaç kez okunmaya değer ve tamamen anlaşılmalıdır.
Friis İletim Formülünün Türetilmesi
Friis Denkleminin türetilmesine başlamak için, serbest uzayda (yakınlarda engel yok) birbirinden belirli bir mesafeyle ayrılmış iki anten olduğunu düşününR:
Verici antene toplam gücün ( )Watt olduğunu varsayalım. Şimdilik, verici antenin çok yönlü, kayıpsız ve alıcı antenin verici antenin uzak alanında olduğunu varsayalım. O zaman güç yoğunluğup(metrekare başına Watt cinsinden) alıcı antene gelen düzlem dalgasının mesafesiRverici antenden şu şekilde verilir:
Şekil 1. Verici (Tx) ve Alıcı (Rx) Antenleri,R.
Verici antenin alıcı anten yönünde aşağıdaki şekilde verilen bir anten kazancı varsa, yukarıdaki güç yoğunluğu denklemi şu hale gelir:
Kazanç terimi, gerçek bir antenin yönlülüğünü ve kayıplarını etkiler. Şimdi alıcı antenin, aşağıdaki şekilde verilen etkin bir açıklığa sahip olduğunu varsayalım:( ). O zaman bu antenin aldığı güç ( ) şu şekilde verilir:
Herhangi bir anten için etkin açıklık şu şekilde de ifade edilebilir:
Elde edilen güç şu şekilde yazılabilir:
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 (yukarıdaki türetmeyle birlikte) hatırlanmalıdır.
Friis İletim Denkleminin bir diğer kullanışlı biçimi Denklem [2]'de verilmiştir. Dalga boyu ve frekans f, ışık hızı c ile ilişkili olduğundan (frekans sayfasının girişine bakın), frekans cinsinden Friis İletim Formülüne sahibiz:
Denklem2
Denklem [2], daha yüksek frekanslarda daha fazla güç kaybolduğunu göstermektedir. Bu, Friis İletim Denkleminin temel bir sonucudur. Bu, belirtilen kazançlara 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 deyişle, Friis İletim Denklemi, yol kaybının daha yüksek frekanslar için daha yüksek olduğunu söylemektedir. 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 mevcut olabilir, ancak ilişkili yol kaybı kaliteli alım sağlamayacaktır. Friis İletim Denkleminin bir başka sonucu olarak, size 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 yüksek olduğundan yalnızca noktadan noktaya iletişim mümkündür. Bu, alıcı ve verici aynı odada ve birbirine baktığında gerçekleşir. Friis İletim Formülü'nün bir başka sonucu olarak, sizce cep telefonu operatörleri 700 MHz'de çalışan yeni LTE (4G) bandından memnun mu? Cevap evet: Bu, antenlerin geleneksel olarak çalıştığı frekanstan daha düşük bir frekans, ancak Denklem [2]'den, yol kaybının da bu nedenle daha düşük olacağını görüyoruz. Dolayısıyla, bu frekans spektrumuyla "daha fazla alanı kapsayabilirler" ve bir Verizon Wireless yöneticisi yakın zamanda tam da bu nedenle buna "yüksek kaliteli spektrum" adını verdi. Yan Not: Öte yandan, cep telefonu üreticilerinin kompakt bir cihaza daha büyük dalga boyuna sahip bir anten takmaları gerekecek (daha düşük frekans = daha büyük dalga boyu), bu nedenle anten tasarımcısının işi biraz daha karmaşık hale geldi!
Son olarak, antenler polarizasyon açısından uyumlu değilse, 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:
Denklem3
Gönderi zamanı: 08-Oca-2024

