Efisiensi antenaMenjelaskan seberapa efektif daya RF yang diterima dikonversi menjadi daya yang dipancarkan. Ini adalah parameter antena kunci karena kehilangan konduktor, kehilangan dielektrik, dan ketidaksesuaian impedansi dapat mengurangi radiasi yang dapat digunakan bahkan ketika antena memiliki pola yang sesuai.
Rumus dasar efisiensi radiasi adalah:
Efisiensi radiasi, erad= Prad/ Pditerima
Efisiensi total juga mencakup ketidaksesuaian pada input antena:
Efisiensi total, e0= (1 - |Γ|2) erad
di mana Pradadalah daya radiasi, Pditerimaadalah daya yang diterima dan Γ adalah koefisien refleksi masukan. Panduan ini menjelaskan rumus efisiensi antena, mekanisme kehilangan, penguatan, direktivitas, penguatan yang terealisasi, dan metode pengukuran umum.
Efisiensi Antena: Definisi dan Rumus
Gambar 1
Konsep efisiensi antena dapat didefinisikan menggunakan Gambar 1.
Efisiensi antena total e0 digunakan untuk menghitung kerugian antena pada input dan di dalam struktur antena. Merujuk pada Gambar 1(b), kerugian ini mungkin disebabkan oleh:
1. Pantulan akibat ketidaksesuaian antara saluran transmisi dan antena;
2. Kerugian konduktor dan dielektrik.
Efisiensi antena total dapat diperoleh dari rumus berikut:
Artinya, efisiensi total = hasil perkalian efisiensi ketidaksesuaian, efisiensi konduktor, dan efisiensi dielektrik.
Biasanya sangat sulit untuk menghitung efisiensi konduktor dan efisiensi dielektrik, tetapi keduanya dapat ditentukan melalui percobaan. Namun, percobaan tidak dapat membedakan kedua kerugian tersebut, sehingga rumus di atas dapat ditulis ulang sebagai:
ecd adalah efisiensi radiasi antena dan Γ adalah koefisien refleksi.
Gain, Directivity, dan Realized Gain
Arahmenggambarkan seberapa terkonsentrasi pola radiasi pada arah tertentu.MemperolehMenggabungkan pengarahan dengan efisiensi radiasi:
G = eradD
di mana G adalah penguatan, D adalah pengarahan dan eradadalah efisiensi radiasi. Oleh karena itu, gain memperhitungkan kerugian konduktor dan dielektrik tetapi biasanya tidak termasuk kerugian ketidaksesuaian impedansi.
Secara umum, ini mengacu pada penguatan relatif, yang didefinisikan sebagai "rasio penguatan daya pada arah tertentu terhadap daya antena referensi pada arah referensi". Daya masukan ke antena ini harus sama. Antena referensi dapat berupa vibrator, horn, atau antena lainnya. Dalam kebanyakan kasus, sumber titik non-arah digunakan sebagai antena referensi. Oleh karena itu:
Hubungan antara daya radiasi total dan daya masukan total adalah sebagai berikut:
Keuntungan yang terealisasimencakup efek ketidaksesuaian input dan terkait dengan gain melalui:
Gdiwujudkan= (1 - |Γ|2)G
Ketika antena terpasang dengan baik, gain yang terealisasi mendekati gain yang diinginkan. Jika ketidaksesuaiannya signifikan, gain yang terealisasi akan lebih rendah meskipun pola radiasi dan efisiensi radiasi tetap tidak berubah.
Hubungan antara gain dan directivity adalah:
Jika antena benar-benar cocok dengan saluran transmisi, |Γ| = 0 dan gain yang terealisasi sama dengan gain. Dalam sistem praktis, rugi kabel dan bidang referensi kalibrasi juga harus dipertimbangkan saat membandingkan nilai terukur dan nilai simulasi.
Faktor-faktor Utama yang Mengurangi Efisiensi Antena
- Konduktivitas konduktor terbatas dan kekasaran permukaan
- Kerugian dielektrik pada substrat, radome, dan material pendukung.
- Ketidaksesuaian impedansi pada saluran masuk
- Jaringan pencocokan rugi-rugi, konektor, dan struktur saluran
- Pemasangan di dekat logam, bahan penyerap suara, atau tubuh manusia.
- Toleransi manufaktur dan distribusi arus yang bergantung pada frekuensi.
Bagaimana Efisiensi Antena Diukur
Metode pengukuran bergantung pada jenis antena, rentang frekuensi, dan fasilitas pengujian yang tersedia. Pendekatan umum meliputi perbandingan gain-directivity, integrasi pola radiasi, pengukuran ruang reverberasi, dan metode Wheeler-cap untuk antena berukuran kecil secara elektrik. Kalibrasi yang akurat, koreksi rugi kabel, penyelarasan polarisasi, dan bidang referensi yang jelas sangat penting untuk mendapatkan hasil yang bermakna.
Menggunakan Efisiensi dan Gain dalam Pemilihan Antena
Efisiensi, gain, gain terealisasi, bandwidth, polarisasi, beamwidth, dan VSWR harus dievaluasi bersama-sama. Antena dengan direktivitas tinggi pun masih dapat memberikan gain terealisasi yang buruk jika kerugian atau ketidaksesuaian terlalu besar. Para insinyur harus membandingkan nilai-nilai tersebut di seluruh pita operasi dan dalam kondisi pemasangan yang representatif.
Jelajahi RF MISOsolusi antenaatau tinjau ulasan kamikemampuan pengujian antenaUntuk pemilihan yang spesifik untuk aplikasi tertentu, bagikan informasi mengenai pita operasi, penguatan yang dibutuhkan, polarisasi, batasan pemasangan, dan lingkungan pengujian dengan tim RF MISO.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang antena, silakan kunjungi:
Waktu posting: 14 Juni 2024
