راندمان یک آنتن به توان تأمینشده برای آنتن و توان تابششده توسط آنتن مربوط میشود. یک آنتن با راندمان بالا، بیشتر انرژی دریافتی به آنتن را تابش میکند. یک آنتن ناکارآمد، بیشتر توان تلفشده در آنتن را جذب میکند. یک آنتن ناکارآمد همچنین ممکن است به دلیل عدم تطابق امپدانس، انرژی زیادی را منعکس کند. توان تابشی یک آنتن ناکارآمد را در مقایسه با یک آنتن کارآمدتر کاهش دهید.
[نکته: امپدانس آنتن در فصل بعدی مورد بحث قرار گرفته است. عدم تطابق امپدانس، توان منعکس شده از آنتن است زیرا امپدانس یک مقدار نادرست است. بنابراین، به این حالت عدم تطابق امپدانس میگویند.]
نوع تلفات درون آنتن، تلفات رسانایی است. تلفات رسانایی به دلیل رسانایی محدود آنتن است. مکانیسم دیگر تلفات، تلفات دیالکتریک است. تلفات دیالکتریک در آنتن به دلیل رسانایی در ماده دیالکتریک است. ماده عایق ممکن است درون یا اطراف آنتن وجود داشته باشد.
نسبت بازده آنتن به توان تابشی را میتوان به صورت توان ورودی آنتن نوشت. این معادله [1] است. همچنین به عنوان بازده تابشی یا بازده آنتن شناخته میشود.
[معادله ۱]
راندمان یک نسبت است. این نسبت همیشه مقداری بین 0 و 1 است. راندمان اغلب به صورت درصد بیان میشود. برای مثال، راندمان 0.5 تا 50٪ یکسان است. راندمان آنتن نیز اغلب بر حسب دسیبل (dB) بیان میشود. راندمان 0.1 برابر با 10٪ است. این نیز برابر با -10 دسیبل (-10 دسیبل) است. راندمان 0.5 برابر با 50٪ است. این نیز برابر با -3 دسیبل (dB) است.
معادله اول گاهی اوقات راندمان تشعشعی آنتن نامیده میشود. این امر آن را از اصطلاح رایج دیگری به نام اثربخشی کل آنتن متمایز میکند. راندمان موثر کل راندمان تشعشعی آنتن ضرب در تلفات عدم تطابق امپدانس آنتن. تلفات عدم تطابق امپدانس زمانی رخ میدهد که آنتن به صورت فیزیکی به خط انتقال یا گیرنده متصل باشد. این را میتوان در فرمول [2] خلاصه کرد.
[معادله ۲]
فرمول [2]
تلفات عدم تطابق امپدانس همیشه عددی بین ۰ و ۱ است. بنابراین، بازده کلی آنتن همیشه کمتر از بازده تشعشعی است. برای تکرار این موضوع، اگر هیچ تلفاتی وجود نداشته باشد، بازده تشعشعی برابر با کل بازده آنتن ناشی از عدم تطابق امپدانس است.
بهبود راندمان یکی از مهمترین پارامترهای آنتن است. با یک دیش ماهواره، آنتن شیپوری یا دوقطبی نیم طول موج بدون هیچ ماده اتلافی در اطراف آن، میتواند بسیار نزدیک به ۱۰۰٪ باشد. آنتنهای تلفن همراه یا آنتنهای لوازم الکترونیکی مصرفی معمولاً راندمانی بین ۲۰٪ تا ۷۰٪ دارند. این معادل -۷ دسیبل -۱.۵ دسیبل (-۷، -۱.۵ دسیبل) است. اغلب به دلیل اتلاف قطعات الکترونیکی و مواد اطراف آنتن. این قطعات تمایل دارند مقداری از توان تابشی را جذب کنند. انرژی به انرژی گرمایی تبدیل میشود و هیچ تابشی وجود ندارد. این امر راندمان آنتن را کاهش میدهد. آنتنهای رادیوی خودرو میتوانند در فرکانسهای رادیویی AM با راندمان آنتن ۰.۰۱ کار کنند. [این ۱٪ یا -۲۰ دسیبل است.] این ناکارآمدی به این دلیل است که آنتن در فرکانس کاری کوچکتر از نصف طول موج است. این امر راندمان آنتن را تا حد زیادی کاهش میدهد. پیوندهای بیسیم به این دلیل حفظ میشوند که برجهای پخش AM از توان انتقال بسیار بالایی استفاده میکنند.
تلفات عدم تطابق امپدانس در بخشهای نمودار اسمیت و تطبیق امپدانس مورد بحث قرار گرفته است. تطبیق امپدانس میتواند راندمان آنتن را تا حد زیادی بهبود بخشد.
بهره آنتن
بهره آنتن در درازمدت، میزان توان منتقل شده در جهت اوج تابش، نسبت به یک منبع ایزوتروپیک را توصیف میکند. بهره آنتن معمولاً در برگه مشخصات آنتن ذکر میشود. بهره آنتن مهم است زیرا تلفات واقعی رخ داده را در نظر میگیرد.
آنتنی با بهره ۳ دسیبل به این معنی است که توان دریافتی از آنتن ۳ دسیبل بسیار بیشتر از توان دریافتی از یک آنتن ایزوتروپیک بدون اتلاف با همان توان ورودی است. ۳ دسیبل معادل دو برابر منبع تغذیه است.
بهره آنتن گاهی اوقات به عنوان تابعی از جهت یا زاویه مورد بحث قرار میگیرد. با این حال، وقتی یک عدد واحد بهره را مشخص میکند، آن عدد، اوج بهره برای همه جهات است. "G" بهره آنتن را میتوان با جهتگیری "D" از نوع آیندهنگر مقایسه کرد.
[معادله ۳]
بهره یک آنتن واقعی، که میتواند به بزرگی یک دیش ماهوارهای بسیار بزرگ باشد، ۵۰ دسیبل است. جهتگیری میتواند مانند یک آنتن واقعی به کوچکی ۱.۷۶ دسیبل باشد (مانند یک آنتن دوقطبی کوتاه). جهتگیری هرگز نمیتواند کمتر از ۰ دسیبل باشد. با این حال، اوج بهره آنتن میتواند به دلخواه کوچک باشد. این به دلیل تلفات یا ناکارآمدی است. آنتنهای کوچک الکتریکی، آنتنهای نسبتاً کوچکی هستند که در طول موج فرکانسی که آنتن در آن کار میکند، کار میکنند. آنتنهای کوچک میتوانند بسیار ناکارآمد باشند. بهره آنتن اغلب کمتر از -۱۰ دسیبل است، حتی زمانی که عدم تطابق امپدانس در نظر گرفته نشود.
زمان ارسال: ۱۶ نوامبر ۲۰۲۳
