Kāda ir antenas efektīvā apertūra?
Theantenas efektīvā apertūra, saukts arī parefektīvais laukums (Ae) apraksta, cik efektīvi uztverošā antena uztver jaudu no ienākoša elektromagnētiskā viļņa. Tā ir līdzvērtīga uztveršanas zona, ne vienmēr antenas fiziskā atvere.
Polarizācijai atbilstošam plaknes vilnim, kas pienāk no maksimālās uztveršanas virziena, efektīvā apertūra saista ienākošā jaudas blīvumu ar antenas spailēs pieejamo jaudu.
If Sir ienākošā jaudas blīvums, izteikts W/m²2unPrir pieejamā saņemtā jauda vatos, tad:
Pr= SAe
Lielāka efektīvā apertūra savāc vairāk jaudas no tā paša incidenta lauka, ja ierašanās virziens un polarizācija ir saskaņoti.
Efektīvā apertūra ņem vērā starojuma efektivitāti un citus antenas zudumus, tostarp vadītāja un dielektriskos zudumus. Tādēļ tā mēra izmantojamo uztveršanas veiktspēju, nevis tikai fizisko izmēru. Apertūras efektivitāte, impedances neatbilstība un polarizācijas neatbilstība var samazināt uztvērējam piegādāto jaudu.
Efektīvās apertūras formula un antenas pastiprinājums
Jebkuras antenas maksimālā efektīvā apertūra ir saistīta ar tās pastiprinājumu.Gun viļņa garumsλpēc:
Ae= Gλ2/(4π)
Šajā vienādojumā pastiprinājumu izmantojiet kā lineāru attiecību, nevis dBi. Konvertējiet pastiprinājumu arG = 10G(dBi)/10Jo viļņa garums ir vienāds arc/f, efektīvā apertūra samazinās, palielinoties frekvencei, ja pastiprinājums tiek turēts nemainīgs.
Turpretī antenas ar vienādu fizisko apertūru var sasniegt lielāku pastiprinājumu īsākos viļņu garumos, ja apertūras efektivitāte saglabājas salīdzināma. Šī sakarība palīdz inženieriem salīdzināt uztveršanas spējas dažādās frekvencēs.
Cik efektīva apertūra tiek noteikta
Efektīvo apertūru var aprēķināt no izmērītā pastiprinājuma, noteikt, salīdzinot ar atsauces antenu, vai secināt no kalibrētiem uztveršanas jaudas mērījumiem. Rezultāts ir noderīgs kanāla budžetos, antenas mērījumos un sistēmas jutības aplēsēs.
Mērījumu lietojumprogrammām iepazīstieties ar RF MISOstandarta pastiprinājuma ragu antenas, kas nodrošina zināmu pastiprinājumu noteiktās frekvenču joslās.
Efektīvās apertūras izmantošana Frīsa pārraides vienādojumā
TheFrīsa pārraides vienādojumssavieno pārraidīto jaudu, antenas pastiprinājumus, viļņa garumu un atdalīšanas attālumu brīvas telpas tālā lauka saitē. Raidītāja pastiprinājuma noteikšanaiGt, uztvērēja pastiprinājumsGr, viļņa garumsλun attālumsR, tas novērtē uztverošajā antenā pieejamo jaudu.
IzmantojotPr= SAeskaidri parāda uztveršanas efektīvās apertūras lomu: raidošā antena nosaka uztvērēja jaudas blīvumu, un uztverošā antena daļu no šī lauka pārveido termināļa jaudā.
Frīsa pārraides formulas atvasināšana
Apsveriet divas antenas, kas atrodas viena no otras ar attālumuRbrīvā, netraucētā vietā. Uztverošajai antenai jāatrodas raidītāja tālajā laukā, un antenām jābūt izlīdzinātām virzienā un polarizācijā.
If PtKad ideālai izotropiskai raidošajai antenai tiek piegādāti vati, jauda izplatās pa sfēras virsmu. AttālumāR, ienākošā jaudas blīvums ir:
1. attēls. Raidīšanas (Tx) un uztveršanas (Rx) antenas, atdalītas arR.
Praktiskai raidīšanas antenai ar pastiprinājumuGtvirzienā uz uztvērēju, krītošā jaudas blīvums palielinās par šādu pastiprinājuma koeficientu:
Ja uztveršanas antenai ir efektīva apertūraAe, pieejamā saņemtā jauda ir ienākošās jaudas blīvums, kas reizināts arAe:
Aizstājot uztverošās antenas pastiprinājuma un apertūras attiecību, iegūst:
Tāpēc saņemto jaudu var uzrakstīt pazīstamajā brīvās telpas formā:
1. vienādojums.Friisa pārraides vienādojums viļņa garuma izteiksmē.
1. vienādojumsattiecas uz raidīšanas jaudu, antenas pastiprinājumiem, viļņa garumu un atdalīšanas attālumu. Tas attiecas uz tiešās redzamības brīvās telpas izplatīšanos tālajā laukā. Reālām sistēmām ir nepieciešami papildu termini kabeļu zudumiem, savienotāju zudumiem, norādes kļūdai, atmosfēras vājinājumam un citiem izplatīšanās efektiem.
Frīsa vienādojuma frekvences forma
Joλ = c/f, vienādojumu var izteikt arī frekvences izteiksmē:
2. vienādojums.Frīsa pārraides vienādojums frekvences izteiksmē.
Kā frekvence ietekmē saņemto jaudu
Ja antenas pastiprinājums un attālums tiek turēti nemainīgi, Frīsa vienādojums paredz zemāku uztverto jaudu, palielinoties frekvencei, jo viļņa garums kļūst īsāks. Šajā salīdzinājumā tiek pieņemts, ka katrā frekvencē pastiprinājuma vērtības ir vienādas.
Tomēr antenām ar fiksētu fizisko apertūru pastiprinājums parasti palielinās, samazinoties viļņa garumam. Tāpēc augstfrekvences un milimetru viļņu saites var sasniegt spēcīgu veiktspēju ar virziena, augsta pastiprinājuma antenām, ja saites budžetā tiek ņemta vērā arī virzīšanas precizitāte, atmosfēras absorbcija, lietus un aparatūras zudumi.
Izmantojiet Frīsa vienādojumu kā brīvas telpas atsauci, nevis pilnīgu izplatīšanās modeli. Tas pieņem tālā lauka darbību, netraucētu redzamības līniju un pareizi noregulētas antenas.
Polarizācijas neatbilstība
Ja raidošās un uztverošās antenas polarizācija nav saskaņota, ideālo uztverto jaudu reiziniet ar polarizācijas zudumu koeficientu (PLF). Normalizētiem polarizācijas vektoriem PLF ir no 0 līdz 1; vērtība 1 apzīmē pilnīgu atbilstību. Zemāk redzamajā vispārinātajā formā ir iekļauts šis neatbilstības elements.
3. vienādojums.Vispārināts Frīsa pārraides vienādojums, ieskaitot polarizācijas neatbilstību.
Galvenie secinājumi
- Efektīvā apertūra pārveido ienākošās jaudas blīvumu pieejamajā uztvertajā jaudā.
- Lai gūtu labumuGun viļņa garumsλ, Ae= Gλ2/(4π).
- Apertūras un Frīsa aprēķinos izmantojiet lineāro pastiprinājumu, nevis dBi.
- Frīsa princips attiecas uz tālā lauka, tiešās redzamības brīvās telpas saitēm; praktiskam savienojumu budžetam ir nepieciešami papildu zudumi.
RF MISO nodrošinastandarta pastiprinājuma ragu antenasun citi RF antenu risinājumi mērījumiem, kalibrēšanai un sistēmu integrācijai.Sazinieties ar RF MISOlai apspriestu frekvenču diapazonu, pastiprinājumu un saskarnes prasības.
E-pasts:info@rf-miso.com
Tālrunis: 0086-028-82695327
Publicēšanas laiks: 2024. gada 8. janvāris
