Koliki je efektivni otvor antene?
Theefektivni otvor antene, također nazvanefektivna površina (Ae), opisuje koliko efikasno prijemna antena hvata snagu iz upadnog elektromagnetnog talasa. To je ekvivalentno područje prijema, ne nužno fizički otvor antene.
Za ravni talas usklađene polarizacije koji dolazi iz pravca maksimalnog prijema, efektivni otvor blende povezuje gustinu upadne snage sa snagom dostupnom na terminalima antene.
If Sgustoća upadne snage u W/m²2iPrdostupna primljena snaga u vatima, tada je:
Pr= SAe
Veći efektivni otvor blende prikuplja više snage iz istog upadnog polja, pod uslovom da su smjer dolaska i polarizacija poravnati.
Efektivni otvor blende uzima u obzir efikasnost zračenja i druge gubitke antene, uključujući gubitke u provodnicima i dielektriku. Stoga mjeri upotrebljive performanse prijema, a ne samo fizičku veličinu. Efikasnost otvora blende, neusklađenost impedanse i neusklađenost polarizacije mogu smanjiti snagu koja se isporučuje prijemniku.
Formula efektivne aperture i pojačanje antene
Maksimalni efektivni otvor bilo koje antene povezan je s njenim pojačanjem.Gi talasna dužinaλod:
Ae= Gλ2/(4π)
U ovoj jednačini koristite pojačanje kao linearni omjer, a ne dBi. Pretvorite pojačanje saG = 10G(dBi)/10Jer je talasna dužina jednakac/f, efektivni otvor blende se smanjuje s povećanjem frekvencije kada se pojačanje održava konstantnim.
Suprotno tome, antene s istim fizičkim otvorom blende mogu postići veće pojačanje na kraćim talasnim dužinama kada efikasnost otvora blende ostaje uporediva. Ovaj odnos pomaže inženjerima da uporede mogućnosti prijema na različitim frekvencijama.
Kako se određuje efektivni otvor blende
Efektivni otvor blende može se izračunati iz izmjerenog pojačanja, odrediti poređenjem s referentnom antenom ili zaključiti iz kalibriranih mjerenja prijemne snage. Rezultat je koristan u proračunima linkova, mjerenjima antena i procjenama osjetljivosti sistema.
Za mjerne primjene, istražite RF MISO-ovestandardne antene sa pojačanjem, koji pružaju poznato pojačanje u određenim frekvencijskim opsezima.
Korištenje efektivnog otvora blende u Friisovoj jednačini prijenosa
TheFriisova jednačina prenosaPovezuje prenesenu snagu, pojačanja antene, talasnu dužinu i udaljenost razdvajanja u dalekom polju veze u slobodnom prostoru. Za pojačanje predajnikaGt, pojačanje prijemnikaGr, talasna dužinaλi udaljenostR, procjenjuje snagu dostupnu na prijemnoj anteni.
KorištenjePr= SAeeksplicitno navodi ulogu efektivnog otvora blende prijema: predajna antena uspostavlja gustinu snage na prijemniku, a prijemna antena pretvara dio tog polja u terminalnu snagu.
Izvođenje Friisove transmisijske formule
Razmotrimo dvije antene razdvojene određenom udaljenošćuRu neometanom slobodnom prostoru. Prijemna antena mora biti u dalekom polju predajnika, a antene trebaju biti poravnate po smjeru i polarizaciji.
If PtKada se vati isporučuju idealnoj izotropnoj predajnoj anteni, snaga se širi po površini sfere. Na udaljenostiR, gustina upadne snage je:
Slika 1. Predajna (Tx) i prijemna (Rx) antena odvojene saR.
Za praktičnu predajnu antenu sa pojačanjemGtprema prijemniku, gustina upadne snage se povećava za taj faktor pojačanja:
Ako prijemna antena ima efektivni otvor blendeAe, dostupna primljena snaga je gustina upadne snage pomnožena saAe:
Zamjenom odnosa pojačanja i otvora blende za prijemnu antenu dobija se:
Primljena snaga se stoga može zapisati u poznatom obliku slobodnog prostora:
Jednačina 1.Friisova jednadžba prijenosa u smislu valne dužine.
Jednačina 1povezuje snagu predaje, pojačanje antene, talasnu dužinu i rastojanje. Važi za propagaciju u slobodnom prostoru u vidnom polju u dalekom polju. Realni sistemi zahtijevaju dodatne uslove za gubitak kabla, gubitak konektora, grešku usmjeravanja, atmosfersko slabljenje i druge efekte propagacije.
Frekvencijski oblik Friisove jednačine
Jerλ = c/f, jednačina se također može izraziti u terminima frekvencije:
Jednačina 2.Friisova jednačina prenosa u terminima frekvencije.
Kako frekvencija utiče na primljenu snagu
Kada su pojačanja i udaljenost antene konstantni, Friisova jednačina predviđa nižu primljenu snagu kako se frekvencija povećava jer talasna dužina postaje kraća. Ovo poređenje pretpostavlja iste vrijednosti pojačanja na svakoj frekvenciji.
Međutim, za antene sa fiksnim fizičkim otvorom blende, pojačanje se uglavnom povećava sa smanjenjem talasne dužine. Visokofrekventne i milimetarske veze stoga mogu postići snažne performanse sa usmjerenim antenama sa visokim pojačanjem, pod uslovom da budžet veze takođe uzima u obzir tačnost usmjeravanja, atmosfersku apsorpciju, kišu i gubitke hardvera.
Koristite Friisovu jednačinu kao referencu za slobodni prostor, a ne kao potpuni model propagacije. Pretpostavlja rad na dalekom polju, nesmetanu liniju vidljivosti i ispravno poravnate antene.
Neusklađenost polarizacije
Ako predajna i prijemna antena nisu polarizirano usklađene, idealnu primljenu snagu pomnožite s faktorom gubitka polarizacije (PLF). Za normalizirane vektore polarizacije, PLF se kreće od 0 do 1; vrijednost 1 predstavlja savršeno usklađivanje. Uopćeni oblik ispod uključuje ovaj termin neusklađenosti.
Jednačina 3.Generalizovana Friisova jednačina prenosa uključujući neusklađenost polarizacije.
Ključne zaključke
- Efektivni otvor blende pretvara gustoću upadne snage u dostupnu primljenu snagu.
- Za dobitakGi talasna dužinaλ, Ae= Gλ2/(4π).
- Koristite linearno pojačanje, a ne dBi, u proračunima otvora blende i Friisa.
- Friis se primjenjuje na veze dalekog polja i u slobodnom prostoru u liniji vidljivosti; praktični budžeti za veze zahtijevaju dodatne gubitke.
RF MISO pružastandardne antene sa pojačanjemi druga RF antenska rješenja za mjerenje, kalibraciju i integraciju sistema.Kontaktirajte RF MISOkako bi se razgovaralo o frekvencijskom opsegu, pojačanju i zahtjevima interfejsa.
E-pošta:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Vrijeme objave: 08.01.2024.
