Koristan parametar za izračunavanje snage prijema antene jeefektivno područjeiliefektivni otvor blende.Pretpostavimo da na antenu pada ravan talas sa istom polarizacijom kao i prijemna antena.Dalje pretpostavimo da val putuje prema anteni u smjeru maksimalnog zračenja antene (smjer iz kojeg bi se primila najveća snaga).
Onda jeefektivni otvor blendeparametar opisuje koliko je snage zarobljeno iz datog ravnog vala.Nekapje gustina snage ravnog talasa (u W/m^2).AkoP_tpredstavlja snagu (u vatima) na terminalima antene dostupnim prijemniku antene, tada:
Dakle, efektivna površina jednostavno predstavlja koliko je snage zarobljeno iz ravnog talasa i isporučeno od strane antene.Ova oblast čini faktore gubitaka svojstvenih anteni (omski gubici, dielektrični gubici, itd.).
Opšti odnos za efektivni otvor blende u smislu maksimalnog pojačanja antene (G) bilo koje antene je dat:
Efektivni otvor blende ili efektivna površina može se izmjeriti na stvarnim antenama upoređivanjem sa poznatom antenom sa datim efektivnim otvorom, ili proračunom koristeći izmjereno pojačanje i gornju jednačinu.
Efektivni otvor blende će biti koristan koncept za izračunavanje primljene snage od ravnog talasa.Da vidite ovo na djelu, idite na sljedeći odjeljak o Friisovoj formuli prijenosa.
Friisova jednadžba prijenosa
Na ovoj stranici predstavljamo jednu od najosnovnijih jednačina u teoriji antena,Friisova jednadžba prijenosa.Friisova jednadžba prijenosa koristi se za izračunavanje snage primljene od jedne antene (sa pojačanjemG1), kada se prenosi sa druge antene (sa pojačanjemG2), odvojeno razdaljinomRi rade na frekvencijifili lambda talasne dužine.Ovu stranicu vrijedi pročitati nekoliko puta i treba je u potpunosti razumjeti.
Izvođenje Friisove formule za prijenos
Da započnete izvođenje Friisove jednadžbe, razmotrite dvije antene u slobodnom prostoru (bez prepreka u blizini) razdvojene udaljenostiR:
Pretpostavimo da se （ ）Wati ukupne snage isporučuju na predajnu antenu.Za sada pretpostavimo da je antena za odašiljanje omnidirekciona, bez gubitaka i da je prijemna antena u dalekom polju odašiljačke antene.Zatim gustina snagep(u vatima po kvadratnom metru) ravnog talasa koji pada na prijemnu antenu na udaljenostiRsa odašiljačke antene daje:
Slika 1. Antene za prijenos (Tx) i prijem (Rx) odvojene poR.
Ako antena za odašiljanje ima pojačanje antene u smjeru prijemne antene dato sa ( ） ), tada gornja jednačina gustine snage postaje:
Pojam pojačanja čini faktore usmjerenosti i gubitaka stvarne antene.Pretpostavimo sada da prijemna antena ima efektivni otvor blende dat od（ ).Tada se snaga koju prima ova antena ( ) daje sa:
Budući da se efektivni otvor za bilo koju antenu može izraziti i kao:
Rezultirajuća primljena snaga može se zapisati kao:
Jednačina1
Ovo je poznato kao Friisova transmisiona formula.Povezuje gubitak putanje slobodnog prostora, pojačanja antene i talasnu dužinu sa snagom prijema i odašiljanja.Ovo je jedna od osnovnih jednačina u teoriji antena i treba je zapamtiti (kao i gornju derivaciju).
Još jedan koristan oblik Friisove jednadžbe prijenosa dat je u jednadžbi [2].Budući da su talasna dužina i frekvencija f povezane brzinom svjetlosti c (pogledajte uvod u stranicu o frekvenciji), imamo Friisovu transmisijsku formulu u smislu frekvencije:
Jednačina2
Jednačina [2] pokazuje da se više snage gubi na višim frekvencijama.Ovo je temeljni rezultat Friisove jednadžbe prijenosa.To znači da će za antene sa određenim pojačanjima prijenos energije biti najveći na nižim frekvencijama.Razlika između primljene i prenesene snage poznata je kao gubitak putanje.Rečeno na drugačiji način, Friisova jednadžba prijenosa kaže da je gubitak puta veći za veće frekvencije.Važnost ovog rezultata iz Friisove formule za prijenos ne može se precijeniti.Zbog toga mobilni telefoni uglavnom rade na frekvenciji ispod 2 GHz.Možda postoji više frekvencijskog spektra dostupnog na višim frekvencijama, ali povezani gubitak putanje neće omogućiti kvalitetan prijem.Kao daljnja posljedica Frissove jednadžbe prijenosa, pretpostavimo da vas pitaju o antenama od 60 GHz.Uzimajući u obzir da je ova frekvencija vrlo visoka, možete reći da će gubitak putanje biti previsok za komunikaciju na velikim udaljenostima - i potpuno ste u pravu.Na veoma visokim frekvencijama (60 GHz se ponekad naziva mm (milimetarski talas) region), gubitak putanje je veoma visok, tako da je moguća samo komunikacija od tačke do tačke.Ovo se dešava kada su prijemnik i predajnik u istoj prostoriji i okrenuti jedan prema drugom.Kao daljnji zaključak Friis Transmission Formule, mislite li da su operateri mobilnih telefona sretni zbog novog LTE (4G) opsega, koji radi na 700MHz?Odgovor je potvrdan: ovo je niža frekvencija od one na kojoj tradicionalno rade antene, ali iz jednačine [2] primjećujemo da će i gubitak putanje biti manji.Stoga, oni mogu "pokriti više terena" sa ovim frekventnim spektrom, a izvršni direktor Verizon Wireless-a je nedavno nazvao ovaj "visokokvalitetni spektar", upravo iz tog razloga.Napomena: S druge strane, proizvođači mobilnih telefona će morati da ugrade antenu veće talasne dužine u kompaktni uređaj (niža frekvencija = veća talasna dužina), tako da je posao dizajnera antene postao malo komplikovaniji!
Konačno, ako antene nisu usklađene sa polarizacijom, gorenavedena primljena snaga bi se mogla pomnožiti sa faktorom gubitka polarizacije (PLF) kako bi se pravilno uračunala ova neusklađenost.Jednačina [2] iznad može se izmijeniti kako bi se proizvela generalizirana Friisova transmisiona formula, koja uključuje polarizacionu neusklađenost:
Jednačina3
Vrijeme objave: Jan-08-2024
