En nëtzlechen Parameter fir d'Empfangkraaft vun enger Antenne ze berechnen ass deeffektiv Beräichodereffektiv Blend. Ugeholl datt eng Fligerwelle mat der selwechter Polariséierung wéi d'Empfangantenne op d'Antenne fällt. Gitt weider un datt d'Welle Richtung Antenne an der Antenne Richtung maximal Stralung reest (déi Richtung, aus där déi meescht Kraaft kritt géif).

Dann deeffektiv BlendParameter beschreift wéi vill Kraaft vun enger bestëmmter Fligerwelle erfaasst gëtt. Loosstpd'Kraaftdicht vun der Fligerwelle sinn (an W/m^2). WannP_trepresentéiert d'Kraaft (a Watts) bei den Antennenklemmen, déi dem Empfänger vun der Antenne verfügbar sinn, dann:

Dofir representéiert dat effektiv Gebitt einfach wéi vill Kraaft vun der Fligerwelle gefaange gëtt a vun der Antenne geliwwert gëtt. Dëst Gebitt Faktoren an de Verloschter intrinsesch zu der Antenne (ohmesch Verloschter, dielektresch Verloschter, etc.).

Eng allgemeng Relatioun fir déi effektiv Ouverture am Sënn vum Peak Antenne Gewënn (G) vun all Antenne gëtt vun:

Effektiv Ouverture oder effektiv Gebitt kann op aktuellen Antennen gemooss ginn am Verglach mat enger bekannter Antenne mat enger bestëmmter effektiver Apertur, oder duerch Berechnung mam gemoossene Gewënn an der uewe genannter Equatioun.

Effektiv Ouverture wäert e nëtzlecht Konzept sinn fir d'Kraaft vun enger Fligerwelle ze berechnen. Fir dëst an Aktioun ze gesinn, gitt op déi nächst Rubrik op der Friis Transmissioun Formel.

Friis Transmission Equation

Op dëser Säit stelle mir eng vun de fundamentalsten Equatiounen an der Antennentheorie vir, déiFriis Transmissioun Equatioun. D'Friis Transmission Equation gëtt benotzt fir d'Kraaft ze berechnen, déi vun enger Antenne kritt gëtt (mat GewënnG1), wann se vun enger anerer Antenne iwwerdroen (mat GewënnG2), vun enger Distanz getrenntR, a Betrib op Frequenzfoder Wellelängt Lambda. Dës Säit ass derwäert e puer Mol ze liesen a soll voll verstan ginn.

Derivatioun vun Friis Transmission Formel

Fir d'Direktioun vun der Friis Equatioun unzefänken, betruecht zwou Antennen am fräie Raum (keng Hindernisser an der Géigend) vun enger Distanz getrenntR:

Ugeholl datt () Watt vun der Gesamtkraaft un d'Sendantenne geliwwert ginn. Fir de Moment unzehuelen datt d'Sendantenne omnidirektional ass, ouni Verloscht, an datt d'Empfangantenne am wäitste Feld vun der Senderantenne ass. Dann d'Kraaftdichtp(an Watts pro Metercarré) vun der Fliger Wellen Tëschefall op der Empfangsantenne eng DistanzRvun der Senderantenne gëtt vun:

Figur 1. Iwwerdroen (Tx) an Empfang (Rx) Antennen getrennt vunR.

Wann d'Sendantenne en Antennegewënn an d'Richtung vun der Empfangsantenne huet, déi vun () uginn ass, da gëtt d'Kraaftdichtequatioun uewendriwwer:

De Gewënn Begrëff Faktoren an der Directionalitéit a Verloschter vun enger realer Antenne. Gitt elo un datt d'Empfangantenne eng effektiv Ouverture huet, déi vun(). Dann gëtt d'Kraaft vun dëser Antenne ( ) kritt vun:

Well déi effektiv Ouverture fir all Antenne kann och ausgedréckt ginn wéi:

Déi resultéierend erhalener Kraaft ka geschriwwe ginn wéi:

Equatioun 1

Dëst ass bekannt als Friis Transmission Formel. Et bezitt de fräie Raumweeverloscht, d'Antennegewënn a d'Wellelängt un déi empfaangen an iwwerdroe Muechten. Dëst ass eng vun de fundamentale Gleichungen an der Antennentheorie, a sollt erënnert ginn (wéi och d'Ofdreiwung hei uewen).

Eng aner nëtzlech Form vun der Friis Iwwerdroungsgleichung gëtt an der Equatioun [2] uginn. Well d'Wellelängt an d'Frequenz f mat der Liichtgeschwindegkeet c verbonne sinn (kuckt Intro op d'Frequenz Säit), hu mir d'Fräis Transmission Formel a punkto Frequenz:

Equatioun 2

Equatioun [2] weist datt méi Kraaft bei méi héije Frequenzen verluer geet. Dëst ass e fundamentalt Resultat vun der Friis Transmission Equation. Dëst bedeit datt fir Antennen mat spezifizéierte Gewënn den Energietransfer héchst bei méi nidderegen Frequenzen ass. Den Ënnerscheed tëscht der kritt Kraaft an der iwwerdroe Kraaft ass bekannt als Weeverloscht. Gesot op eng aner Manéier, Friis Transmission Equation seet datt de Weeverloscht méi héich ass fir méi héich Frequenzen. D'Wichtegkeet vun dësem Resultat vun der Friis Transmission Formel kann net iwwerschätzt ginn. Dofir funktionnéieren Handyen allgemeng bei manner wéi 2 GHz. Et ka méi Frequenzspektrum bei méi héije Frequenzen verfügbar sinn, awer den assoziéierte Weeverloscht erlaabt net Qualitéitsempfang. Als weider Konsequenz vu Friss Transmission Equation, ugeholl datt Dir iwwer 60 GHz Antennen gefrot gëtt. Notéiert datt dës Frequenz ganz héich ass, Dir kënnt soen datt de Weeverloscht ze héich ass fir laang Distanzkommunikatioun - an Dir sidd absolut richteg. Bei ganz héijen Frequenzen (60 GHz gëtt heiansdo als mm (Millimeterwelle) Regioun bezeechent), ass de Weeverloscht ganz héich, sou datt nëmme Punkt-zu-Punkt Kommunikatioun méiglech ass. Dëst geschitt wann den Empfänger an de Sender am selwechte Raum sinn, a vis-à-vis vuneneen. Als weider Ausso vun der Friis Transmission Formula, mengt Dir, datt d'Handybetreiber frou sinn iwwer déi nei LTE (4G) Band, déi op 700MHz funktionnéiert? D'Äntwert ass jo: dëst ass eng méi niddereg Frequenz wéi d'Antennen traditionell operéieren, awer aus der Equatioun [2] bemierken mir datt de Weeverloscht dofir och méi niddereg wäert sinn. Dofir kënne se "méi Buedem" mat dësem Frequenzspektrum ofdecken, an e Verizon Wireless Exekutiv huet viru kuerzem dësen "Héichqualitéit Spektrum" genannt, genee aus dësem Grond. Side Note: Op der anerer Säit mussen d'Handyhersteller eng Antenne mat enger méi grousser Wellelängt an engem kompakten Apparat passen (méi niddereg Frequenz = méi Wellelängt), sou datt dem Antennedesigner seng Aarbecht e bësse méi komplizéiert gouf!

Schlussendlech, wann d'Antennen net Polariséierungsmatch sinn, kéint déi uewe kritt Kraaft multiplizéiert ginn mam Polariséierungsverloschtfaktor (PLF) fir dës Mëssmatch richteg ze berechnen. D'Equatioun [2] uewendriwwer ka geännert ginn fir eng generaliséiert Friis Transmission Formel ze produzéieren, déi Polariséierungsmëssmatch enthält: