Noderīgs parametrs, kas aprēķina antenas uztveršanas jaudu, irefektīva zonavaiefektīva diafragma.Pieņemsim, ka plaknes vilnis ar tādu pašu polarizāciju kā uztveršanas antena krīt uz antenu.Turklāt pieņemsim, ka vilnis virzās uz antenu maksimālā starojuma virzienā (virziens, no kura tiktu saņemta lielākā jauda).
Tadefektīva diafragmaparametrs apraksta, cik daudz jaudas tiek uztverts no dotā plaknes viļņa.Ļaujietpir plaknes viļņa jaudas blīvums (W/m^2).JaP_tapzīmē jaudu (vatos) antenas spailēm, kas ir pieejamas antenas uztvērējam, tad:
Tādējādi efektīvais laukums vienkārši parāda, cik daudz jaudas tiek uztverts no plaknes viļņa un piegādāts ar antenu.Šī zona ietekmē antenai raksturīgos zudumus (omu zudumus, dielektriskos zudumus utt.).
Vispārīgu attiecību faktiskajai apertūrai jebkuras antenas maksimālās antenas pastiprinājuma (G) izteiksmē nosaka:
Efektīvo apertūru vai efektīvo laukumu var izmērīt uz faktiskām antenām, salīdzinot ar zināmu antenu ar noteiktu efektīvo apertūru vai aprēķinot, izmantojot izmērīto pastiprinājumu un iepriekš minēto vienādojumu.
Efektīvā apertūra būs noderīga koncepcija, lai aprēķinātu saņemto jaudu no plaknes viļņa.Lai to redzētu darbībā, dodieties uz nākamo sadaļu par Friis pārraides formulu.
Friisa pārraides vienādojums
Šajā lapā mēs iepazīstinām ar vienu no vissvarīgākajiem antenu teorijas vienādojumiemFriisa transmisijas vienādojums.Friisa pārraides vienādojumu izmanto, lai aprēķinātu jaudu, kas saņemta no vienas antenas (ar pastiprinājumuG1), pārraidot no citas antenas (ar pastiprinājumuG2), atdala ar attālumuR, un darbojas ar frekvencifvai viļņa garuma lambda.Šo lapu ir vērts izlasīt pāris reizes, un tā ir pilnībā jāsaprot.
Friisa transmisijas formulas atvasinājums
Lai sāktu Friisa vienādojuma atvasināšanu, apsveriet divas antenas brīvā telpā (tuvumā nav šķēršļu), kuras atdala attālumsR:
Pieņemsim, ka (（) vati kopējās jaudas tiek piegādātas raidīšanas antenai.Pagaidām pieņemsim, ka raidīšanas antena ir visvirziena, bezzudumu un ka uztveršanas antena atrodas raidīšanas antenas tālākajā laukā.Tad jaudas blīvumsp(vatos uz kvadrātmetru) no plaknes viļņa, kas krīt uz uztveršanas antenas attālumāRno raidīšanas antenas sniedz:
1. attēls. Raidīšanas (Tx) un uztveršanas (Rx) antenas, kas atdalītas arR.
Ja raidīšanas antenai ir antenas pastiprinājums uztveršanas antenas virzienā, kas norādīts ar ( ) , tad iepriekš minētais jaudas blīvuma vienādojums kļūst:
Pastiprinājuma termiņš nosaka reālas antenas virzienu un zudumus.Tagad pieņemsim, ka uztvērējai antenai ir efektīva apertūra().Tad šīs antenas ( ) saņemto jaudu nosaka šādi:
Tā kā jebkuras antenas efektīvo apertūru var izteikt arī šādi:
Iegūto saņemto jaudu var uzrakstīt šādi:
1. vienādojums
Šī ir pazīstama kā Friis transmisijas formula.Tas saista brīvās vietas ceļa zudumu, antenas pastiprinājumu un viļņa garumu ar uztverto un pārraides jaudu.Šis ir viens no pamatvienādojumiem antenas teorijā, un tas ir jāatceras (kā arī iepriekš minētais atvasinājums).
Vēl viena noderīga Friisa pārraides vienādojuma forma ir dota vienādojumā [2].Tā kā viļņa garums un frekvence f ir saistīti ar gaismas ātrumu c (skatiet frekvences lapas ievadu), mums ir Friisa pārraides formula frekvences izteiksmē:
2. vienādojums
[2] vienādojums parāda, ka lielākās frekvencēs tiek zaudēta lielāka jauda.Tas ir Friisa pārraides vienādojuma būtisks rezultāts.Tas nozīmē, ka antenām ar noteiktu pastiprinājumu enerģijas pārnešana būs visaugstākā zemākās frekvencēs.Atšķirību starp saņemto un pārraidīto jaudu sauc par ceļa zudumu.Citādā veidā Friis Transmission Equation saka, ka ceļa zudums ir lielāks augstākām frekvencēm.Šī Friis transmisijas formulas rezultāta nozīmi nevar pārvērtēt.Tāpēc mobilie tālruņi parasti darbojas ar frekvenci, kas mazāka par 2 GHz.Augstākās frekvencēs var būt pieejams lielāks frekvenču spektrs, taču ar to saistītais ceļa zudums nenodrošinās kvalitatīvu uztveršanu.Kā papildu sekas Friss Transmission Equation, pieņemsim, ka jums tiek jautāts par 60 GHz antenām.Ņemot vērā, ka šī frekvence ir ļoti augsta, jūs varat teikt, ka ceļa zudums būs pārāk liels liela attāluma saziņai - un jums ir pilnīga taisnība.Ļoti augstās frekvencēs (60 GHz dažkārt dēvē par mm (milimetru viļņu) reģionu) ceļa zudums ir ļoti liels, tāpēc iespējama tikai viena punkta saziņa.Tas notiek, ja uztvērējs un raidītājs atrodas vienā telpā un ir viens pret otru.Kā vēl viens Friis Transmission Formula rezultāts, vai jūs domājat, ka mobilo tālruņu operatori priecājas par jauno LTE (4G) joslu, kas darbojas ar 700 MHz?Atbilde ir jā: šī ir zemāka frekvence, nekā tradicionāli darbojas antenas, taču no [2] vienādojuma mēs atzīmējam, ka tādējādi arī ceļa zudumi būs mazāki.Tādējādi viņi var "aptvert vairāk zemes" ar šo frekvenču spektru, un Verizon Wireless vadītājs nesen nosauca šo "augstas kvalitātes spektru", tieši šī iemesla dēļ.Sānu piezīme: No otras puses, mobilo tālruņu ražotājiem kompaktā ierīcē būs jāievieto antena ar lielāku viļņa garumu (zemāka frekvence = lielāks viļņa garums), tāpēc antenas dizainera darbs kļuva nedaudz sarežģītāks!
Visbeidzot, ja antenas nav saskaņotas ar polarizāciju, iepriekš saņemto jaudu var reizināt ar polarizācijas zuduma koeficientu (PLF), lai pareizi ņemtu vērā šo neatbilstību.Iepriekš minēto [2] vienādojumu var mainīt, lai iegūtu vispārinātu Friisa pārraides formulu, kas ietver polarizācijas neatbilstību:
3. vienādojums
Izlikšanas laiks: 08.01.2024
