Wat ass déi effektiv Apertur vun enger Antenn?
Deneffektiv Apertur vun enger Antenn, och genannteffektiv Fläch (Ae), beschreift wéi effektiv eng Empfangsantenn Energie vun enger afalender elektromagnetescher Well ophëlt. Et ass eng gläichwäerteg Empfangsfläch, net onbedéngt déi kierperlech Ouverture vun der Antenn.
Fir eng polarisatiounsgerecht Plangwell, déi aus der Richtung vum maximalen Empfang ukënnt, verbënnt déi effektiv Apertur déi afalend Leeschtungsdicht mat der Leeschtung, déi un den Antenneterminalen verfügbar ass.
If Sass d'Afallleistungsdicht a W/m²2anPrass déi verfügbar empfaangen Leeschtung a Watt, dann:
Pr= SAe
Eng méi grouss effektiv Apertur sammelt méi Energie aus dem selwechten Afallfeld, virausgesat datt d'Ukënftsrichtung an d'Polarisatioun ausgeriicht sinn.
Déi effektiv Apertur berücksichtegt d'Stralungseffizienz an aner Antennverloschter, dorënner Leiter- a dielektresch Verloschter. Dofir moosst se déi brauchbar Empfangsleistung anstatt nëmmen déi physikalesch Gréisst. Apertureffizienz, Impedanzmismatch a Polarisatiounsmismatch kënnen all d'Leeschtung reduzéieren, déi un den Empfänger geliwwert gëtt.
Effektiv Aperturformel a Antennegewënn
Déi maximal effektiv Apertur vun all Antenn hänkt vun hirem Verstärkungsmëttel of.Gan Wellelängtλvun:
Ae= Gλ2/(4π)
Benotzt de Gewënn als lineare Verhältnis, net dBi, an dëser Equatioun. Konvertéiert de Gewënn matG = 10G(dBi)/10Well d'Wellenlängt gläich assc/f, effektiv Blend hëlt mat zouhuelender Frequenz of, wann de Verstärkungsgrad konstant gehale gëtt.
Am Géigendeel kënnen Antennen mat der selwechter physescher Apertur e méi héije Gewënn bei méi kuerze Wellelängten erreechen, wann d'Apertureffizienz vergläichbar bleift. Dës Relatioun hëlleft Ingenieuren, d'Empfangskapazitéit iwwer verschidde Frequenzen ze vergläichen.
Wéi effektiv Blend bestëmmt gëtt
Déi effektiv Apertur kann aus dem gemoossene Gewënn berechent ginn, deen duerch de Verglach mat enger Referenzantenn bestëmmt gëtt, oder aus kalibréierte Empfangsleistungsmiessunge ofgeleet ginn. D'Resultat ass nëtzlech a Linkbudgeten, Antennemiessungen a Schätzunge vun der Systemempfindlechkeet.
Fir Miessapplikatiounen, kuckt Iech RF MISO'en unStandard-Verstärkungshornantennen, déi e bekannte Gewënn iwwer spezifizéiert Frequenzbänner ubidden.
Effektiv Apertur an der Friis-Transmissiounsgläichung benotzen
DenFriis Transmissiounsgläichungverbënnt Sendeleistung, Antennegewënn, Wellelängt an Distanz an enger Fräiraum-Fernfeldverbindung. Fir SendergewënnGt, EmpfängergewënnGr, Wellelängtλan DistanzR, et schätzt d'Leeschtung, déi un der Empfangsantenn verfügbar ass.
BenotzungPr= SAemécht d'Roll vun der effektiver Empfangsapertur explizit: d'Sendeantenn bestëmmt d'Leeschtungsdicht um Empfänger, an d'Empfängerantenn konvertéiert en Deel vun deem Feld an Terminalleistung.
Ofleedung vun der Friis-Transmissiounsformel
Betruecht zwou Antennen, déi duerch Distanz getrennt sinnRan engem fräie Raum ouni Behënnerung. D'Empfangsantenn muss am Fernfeld vum Sender sinn, an d'Antennen sollten a Richtung a Polarisatioun ausgeriicht sinn.
If PtWann Watt un eng ideal isotrop Senderantenn geliwwert ginn, verdeelt sech d'Leeschtung iwwer d'Uewerfläch vun enger Kugel. Op DistanzR, d'Inzidenzleistungsdicht ass:
Figur 1. Sende- (Tx) an Empfangs- (Rx) Antennen, getrennt duerchR.
Fir eng praktesch Senderantenn mat VerstärkungGtRichtung Empfänger klëmmt d'Afallleistungsdicht ëm dëse Verstärkungsfaktor:
Wann d'Empfangsantenn eng effektiv Apertur huetAe, déi verfügbar empfaangen Leeschtung ass d'Afallleistungsdicht multiplizéiert matAe:
Wann een d'Verstärkungs-Apertur-Bezéiung fir d'Empfangsantenn ersetzt, kritt een:
Déi empfaange Leeschtung kann dofir an der bekannter Fräiraumform geschriwwe ginn:
Equatioun 1.Friis Iwwerdroungsgleichung a punkto Wellelängt.
Equatioun 1bezitt sech op Sendeleistung, Antenneverstäerkungen, Wellelängt an Trennungsdistanz. Et ass valabel fir d'Ausbreedung am fräie Raum iwwer d'Siichtlinn am Fernfeld. Real Systemer erfuerderen zousätzlech Begrëffer fir Kabelverloscht, Steckerverloscht, Richtfehler, atmosphäresch Dämpfung an aner Ausbreedungseffekter.
Frequenzform vun der Friis-Equatioun
Wellλ = c/f, kann d'Equatioun och a Form vun der Frequenz ausgedréckt ginn:
Equatioun 2.Friis-Transmissiounsgläichung a Bezuch op d'Frequenz.
Wéi d'Frequenz déi empfaangen Leeschtung beaflosst
Wann d'Antenneverstärkungen an d'Distanz konstant gehale ginn, predizéiert d'Friis-Equatioun eng méi niddreg Empfangsleistung, wann d'Frequenz eropgeet, well d'Wellenlängt méi kuerz gëtt. Dëse Verglach geet dovun aus, datt bei all Frequenz déiselwecht Gewënnwäerter entstinn.
Fir Antennen mat enger fixer physescher Apertur klëmmt de Gewënn awer meeschtens wann d'Wellenlängt ofhëlt. Héichfrequenz- a Millimeterwellenverbindunge kënnen dofir eng staark Leeschtung mat direktionalen Antennen mat héijem Gewënn erreechen, virausgesat datt de Linkbudget och d'Punktgenauegkeet, d'atmosphäresch Absorptioun, Reen- a Hardwareverloschter berécksiichtegt.
Benotzt d'Friis-Equatioun als Fräiraumreferenz anstatt als komplett Ausbreedungsmodell. Si geet vun engem Fernfeldbetrieb, enger onbehënnerter Siichtlinn an korrekt ausgeriichten Antennen aus.
Polarisatiounsfehler
Wann d'Sende- an d'Empfängerantenn net polariséiert sinn, multiplizéiert déi ideal Empfangsleistung mam Polarisatiounsverloschtfaktor (PLF). Fir normaliséiert Polarisatiounsvektoren läit de PLF tëscht 0 an 1; e Wäert vun 1 representéiert eng perfekt Iwwereneestëmmung. Déi generaliséiert Form hei ënnendrënner enthält dësen Ofwäichungsterm.
Equatioun 3.Generaliséiert Friis-Transmissiounsgläichung inklusiv Polarisatiounsmismatch.
Schlëssel Erkenntnesser
- Effektiv Apertur konvertéiert d'Dicht vun der afalender Leeschtung an verfügbar empfaangen Leeschtung.
- Fir GewënnGan Wellelängtλ, Ae= Gλ2/(4π).
- Benotzt lineare Verstärkung, net dBi, bei Apertur- a Friis-Berechnungen.
- Friis gëllt fir Fernfeld-, Siichtlinn-Fräiraum-Verbindungen; praktesch Verbindungsbudgeter erfuerderen zousätzlech Verloschter.
RF MISO liwwertStandard-Verstärkungshornantennenan aner HF-Antennenléisungen fir Miessung, Kalibrierung a Systemintegratioun.Kontakt RF MISOfir iwwer Frequenzberäich, Verstärkung an Interface-Ufuerderungen ze diskutéieren.
E-Mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08.01.2024
