Hiệu suất của ăng-ten liên quan đến công suất cung cấp cho ăng-ten và công suất bức xạ của ăng-ten. Một ăng-ten hiệu suất cao sẽ bức xạ hầu hết năng lượng được truyền đến ăng-ten. Một ăng-ten kém hiệu suất sẽ hấp thụ phần lớn công suất bị mất bên trong ăng-ten. Một ăng-ten kém hiệu suất cũng có thể bị phản xạ nhiều năng lượng do trở kháng không tương thích. Hãy giảm công suất bức xạ của một ăng-ten kém hiệu suất so với một ăng-ten hiệu suất cao hơn.
[Ghi chú bên lề: Trở kháng ăng-ten sẽ được thảo luận trong một chương sau. Sự không khớp trở kháng là công suất phản xạ từ ăng-ten do trở kháng không đúng giá trị. Do đó, hiện tượng này được gọi là không khớp trở kháng.]
Loại suy hao bên trong ăng-ten là suy hao dẫn điện. Suy hao dẫn điện là do độ dẫn điện hữu hạn của ăng-ten. Một cơ chế suy hao khác là suy hao điện môi. Suy hao điện môi trong ăng-ten là do sự dẫn điện trong vật liệu điện môi. Vật liệu cách điện có thể có trong hoặc xung quanh ăng-ten.
Tỷ số giữa hiệu suất của ăng-ten và công suất bức xạ có thể được viết là công suất đầu vào của ăng-ten. Đây là phương trình [1]. Còn được gọi là hiệu suất bức xạ của ăng-ten.
[Phương trình 1]
Hiệu suất là một tỷ lệ. Tỷ lệ này luôn là một đại lượng nằm giữa 0 và 1. Hiệu suất thường được tính theo phần trăm. Ví dụ, hiệu suất 0,5 tương đương với tối đa 50%. Hiệu suất ăng-ten cũng thường được tính bằng decibel (dB). Hiệu suất 0,1 bằng 10%. Con số này cũng bằng -10 decibel (-10 decibel). Hiệu suất 0,5 bằng 50%. Con số này cũng bằng -3 decibel (dB).
Phương trình đầu tiên đôi khi được gọi là hiệu suất bức xạ của ăng-ten. Điều này phân biệt nó với một thuật ngữ thường được sử dụng khác là hiệu suất tổng thể của ăng-ten. Hiệu suất tổng thể Hiệu suất bức xạ của ăng-ten nhân với tổn thất do trở kháng không tương thích của ăng-ten. Tổn thất do trở kháng không tương thích xảy ra khi ăng-ten được kết nối vật lý với đường truyền hoặc máy thu. Điều này có thể được tóm tắt trong công thức [2].
[Phương trình 2]
công thức [2]
Suy hao do không tương thích trở kháng luôn là một số nằm giữa 0 và 1. Do đó, hiệu suất ăng-ten tổng thể luôn nhỏ hơn hiệu suất bức xạ. Nhắc lại, nếu không có suy hao, hiệu suất bức xạ bằng hiệu suất ăng-ten tổng thể do không tương thích trở kháng.
Cải thiện hiệu suất là một trong những thông số quan trọng nhất của ăng-ten. Nó có thể rất gần với 100% với chảo vệ tinh, ăng-ten loa hoặc lưỡng cực nửa bước sóng mà không có bất kỳ vật liệu tổn thất nào xung quanh. Ăng-ten điện thoại di động hoặc ăng-ten điện tử tiêu dùng thường có hiệu suất 20% -70%. Điều này tương đương với -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Thường là do mất điện tử và vật liệu xung quanh ăng-ten. Những thứ này có xu hướng hấp thụ một số công suất bức xạ. Năng lượng được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt và không có bức xạ. Điều này làm giảm hiệu suất của ăng-ten. Ăng-ten radio ô tô có thể hoạt động ở tần số vô tuyến AM với hiệu suất ăng-ten là 0,01. [Đây là 1% hoặc -20 dB.] Sự kém hiệu quả này là do ăng-ten nhỏ hơn một nửa bước sóng ở tần số hoạt động. Điều này làm giảm đáng kể hiệu suất của ăng-ten. Các liên kết không dây được duy trì vì các tháp phát sóng AM sử dụng công suất truyền rất cao.
Suy hao do không khớp trở kháng được thảo luận trong phần Biểu đồ Smith và Khớp Trở kháng. Khớp trở kháng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của ăng-ten.
Độ lợi ăng-ten
Độ lợi ăng-ten dài hạn mô tả lượng công suất được truyền theo hướng bức xạ cực đại, so với một nguồn đẳng hướng. Độ lợi ăng-ten thường được trích dẫn trong bảng thông số kỹ thuật của ăng-ten. Độ lợi ăng-ten rất quan trọng vì nó tính đến tổn thất thực tế xảy ra.
Ăng-ten có độ lợi 3 dB có nghĩa là công suất nhận được từ ăng-ten cao hơn nhiều so với công suất nhận được từ ăng-ten đẳng hướng không mất dữ liệu có cùng công suất đầu vào. 3 dB tương đương với gấp đôi nguồn điện.
Độ lợi ăng-ten đôi khi được xem xét như một hàm số của hướng hoặc góc. Tuy nhiên, khi một con số duy nhất xác định độ lợi, thì con số đó chính là độ lợi đỉnh cho mọi hướng. Độ lợi "G" của ăng-ten có thể được so sánh với độ định hướng "D" của loại tương lai.
[Phương trình 3]
Độ lợi của một ăng-ten thực, có thể cao bằng một chảo vệ tinh rất lớn, là 50 dB. Độ định hướng có thể thấp tới 1,76 dB như một ăng-ten thực (chẳng hạn như ăng-ten lưỡng cực ngắn). Độ định hướng không bao giờ được nhỏ hơn 0 dB. Tuy nhiên, độ lợi cực đại của ăng-ten có thể nhỏ tùy ý. Điều này là do suy hao hoặc kém hiệu quả. Ăng-ten nhỏ về mặt điện là ăng-ten tương đối nhỏ, hoạt động ở bước sóng tần số mà ăng-ten hoạt động. Ăng-ten nhỏ có thể rất kém hiệu quả. Độ lợi của ăng-ten thường dưới -10 dB, ngay cả khi không tính đến sự không tương thích trở kháng.
Thời gian đăng: 16-11-2023
