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 có hiệu suất cao sẽ bức xạ hầu hết năng lượng được cung cấp cho ăng-ten. Một ăng-ten kém hiệu quả sẽ hấp thụ hầu hết công suất bị mất trong ăng-ten. Một ăng-ten kém hiệu quả cũng có thể có nhiều năng lượng phản xạ ra ngoài do trở kháng không khớp. Giảm công suất bức xạ của một ăng-ten kém hiệu quả so với một ăng-ten hiệu quả hơn.
[Ghi chú bên lề: Trở kháng ăng-ten được thảo luận trong chương sau. Sự không khớp trở kháng là công suất phản xạ từ ăng-ten vì trở kháng là giá trị không chính xác. Do đó, điều này được gọi là sự không khớp trở kháng.]
Loại mất mát trong ăng-ten là mất mát dẫn điện. Mất mát dẫn điện là do độ dẫn điện hữu hạn của ăng-ten. Một cơ chế mất mát khác là mất điện môi. Mất điện môi trong ăng-ten là do dẫn điện trong vật liệu điện môi. Vật liệu cách điện có thể có trong hoặc xung quanh ăng-ten.
Tỷ lệ hiệu suất của ăng-ten so với 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 số lượng giữa 0 và 1. Hiệu suất thường được đưa ra ở một điểm phần trăm. Ví dụ, hiệu suất 0,5 có thể lên đến 50% như vậy. Hiệu suất ăng-ten cũng thường được trích dẫn bằng decibel (dB). Hiệu suất 0,1 bằng 10%. Điều này cũng bằng -10 decibel (-10 decibel). Hiệu suất 0,5 bằng 50%. Điều 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 được gọi là hiệu suất tổng thể của ăng-ten. Hiệu suất tổng thể Hiệu suất bức xạ của ăng-ten nhân với tổn thất không khớp trở kháng của ăng-ten. Tổn thất không khớp trở kháng xảy ra khi ăng-ten được kết nối vật lý với đường truyền hoặc bộ thu. Điều này có thể được tóm tắt trong công thức [2].
[Phương trình 2]
công thức [2]
Tổn thất do không khớp trở kháng luôn là một con số nằm giữa 0 và 1. Do đó, hiệu suất ăng-ten tổng thể luôn nhỏ hơn hiệu suất bức xạ. Để nhắc lại điều này, nếu không có tổn thất, hiệu suất bức xạ bằng với hiệu suất ăng-ten tổng thể do không khớp 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 mất mát nào xung quanh nó. 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 năng lượng 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.
Tổn thất 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 quả của ăng-ten.
Độ lợi của ăng ten
Độ lợi ăng-ten dài hạn mô tả lượng công suất được truyền theo hướng bức xạ đỉnh, so với nguồn đẳng hướng. Độ lợi ăng-ten thường được trích dẫn trong bảng thông số kỹ thuật của ăng-ten. Độ lợi ăng-ten 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 thảo luận như một hàm số của hướng hoặc góc. Tuy nhiên, khi một số duy nhất chỉ định độ lợi, thì số đó là độ lợi đỉnh cho mọi hướng. "G" của độ lợi ăng-ten có thể được so sánh với độ định hướng của "D" của loại tương lai.
[Phương trình 3]
Độ lợi của một ăng-ten thực, có thể cao như 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 có thể nhỏ hơn 0 dB. Tuy nhiên, độ lợi cực đại của ăng-ten có thể nhỏ tùy ý. Điều này là do tổn thất hoặc kém hiệu quả. Ăng-ten nhỏ về mặt điện là ăng-ten tương đối nhỏ hoạt động ở bước sóng của 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 khớp trở kháng.
Thời gian đăng: 16-11-2023
