안테나의 효율은 안테나에 공급되는 전력과 안테나에서 방사되는 전력에 따라 결정됩니다. 고효율 안테나는 안테나로 전달되는 에너지의 대부분을 방사합니다. 비효율적인 안테나는 안테나 내부에서 손실되는 전력의 대부분을 흡수합니다. 또한, 비효율적인 안테나는 임피던스 불일치로 인해 많은 에너지가 반사될 수 있습니다. 고효율 안테나에 비해 비효율적인 안테나의 방사 전력을 줄이십시오.
[참고: 안테나 임피던스는 이후 장에서 다룹니다. 임피던스 부정합은 안테나 임피던스 값이 정확하지 않아 반사되는 전력입니다. 따라서 이를 임피던스 부정합이라고 합니다.]
안테나 내부 손실의 유형은 전도 손실입니다. 전도 손실은 안테나의 유한한 전도도 때문에 발생합니다. 또 다른 손실 메커니즘은 유전 손실입니다. 안테나의 유전 손실은 유전체 물질의 전도 때문에 발생합니다. 안테나 내부 또는 주변에는 절연 물질이 있을 수 있습니다.
안테나 효율과 방사 전력의 비율은 안테나의 입력 전력으로 나타낼 수 있습니다. 이는 방정식 [1]입니다. 방사 효율 안테나 효율이라고도 합니다.
[방정식 1]
효율은 비율입니다. 이 비율은 항상 0과 1 사이의 값입니다. 효율은 종종 백분율로 표시됩니다. 예를 들어, 효율 0.5는 최대 50%까지 동일합니다. 안테나 효율은 종종 데시벨(dB)로도 표시됩니다. 효율 0.1은 10%에 해당합니다. 이는 또한 -10데시벨(-10데시벨)과 같습니다. 효율 0.5는 50%에 해당합니다. 이는 또한 -3데시벨(dB)과 같습니다.
첫 번째 방정식은 안테나의 방사 효율이라고도 합니다. 이는 안테나의 총 효과라는 다른 일반적인 용어와 구별됩니다. 총 유효 효율은 안테나 방사 효율에 안테나의 임피던스 부정합 손실을 곱한 값입니다. 임피던스 부정합 손실은 안테나가 전송선이나 수신기에 물리적으로 연결될 때 발생합니다. 이는 공식 [2]로 요약할 수 있습니다.
[방정식 2]
공식 [2]
임피던스 부정합 손실은 항상 0과 1 사이의 숫자입니다. 따라서 전체 안테나 효율은 항상 방사 효율보다 낮습니다. 다시 한번 강조하자면, 손실이 없다면 임피던스 부정합으로 인한 방사 효율은 전체 안테나 효율과 같습니다.
효율 향상은 가장 중요한 안테나 매개변수 중 하나입니다. 위성 접시, 혼 안테나 또는 주변에 손실 물질이 없는 반파장 다이폴 안테나를 사용하면 100%에 매우 근접할 수 있습니다. 휴대폰 안테나나 가전제품 안테나는 일반적으로 효율이 20%~70%입니다. 이는 -7dB -1.5dB(-7dB -1.5dB)에 해당합니다. 이는 종종 안테나 주변 전자 장치 및 재료의 손실로 인해 발생합니다. 이러한 재료는 일부 복사 전력을 흡수하는 경향이 있습니다. 에너지는 열 에너지로 변환되어 복사가 발생하지 않습니다. 이는 안테나 효율을 감소시킵니다. 자동차 라디오 안테나는 AM 라디오 주파수에서 0.01의 안테나 효율로 작동할 수 있습니다. [이는 1% 또는 -20dB입니다.] 이러한 비효율성은 안테나가 작동 주파수에서 반파장보다 작기 때문입니다. 이는 안테나 효율을 크게 감소시킵니다. AM 방송 타워는 매우 높은 송신 전력을 사용하기 때문에 무선 링크가 유지됩니다.
임피던스 부정합 손실은 스미스 차트 및 임피던스 정합 부분에서 설명합니다. 임피던스 정합은 안테나 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.
안테나 이득
장기 안테나 이득은 등방성 소스에 비해 최대 방사 방향으로 얼마나 많은 전력이 전송되는지를 나타냅니다. 안테나 이득은 일반적으로 안테나 사양서에 명시됩니다. 안테나 이득은 발생하는 실제 손실을 고려하기 때문에 중요합니다.
이득이 3dB인 안테나는 안테나에서 수신되는 전력이 동일한 입력 전력을 갖는 손실 없는 등방성 안테나에서 수신되는 전력보다 3dB 훨씬 높다는 것을 의미합니다. 3dB는 전력 공급량의 두 배에 해당합니다.
안테나 이득은 방향이나 각도의 함수로 설명되는 경우가 있습니다. 그러나 하나의 숫자로 이득을 나타낼 경우, 그 숫자는 모든 방향에 대한 최대 이득입니다. 안테나 이득의 "G"는 미래형 안테나의 "D"의 지향성과 비교될 수 있습니다.
[식 3]
실제 안테나의 이득은 매우 큰 위성 접시만큼 높을 수 있으며, 50dB입니다. 지향성은 실제 안테나(예: 짧은 다이폴 안테나)처럼 1.76dB까지 낮을 수 있습니다. 지향성은 0dB보다 작을 수 없습니다. 그러나 최대 안테나 이득은 임의로 작을 수 있습니다. 이는 손실이나 비효율 때문입니다. 전기적으로 작은 안테나는 안테나가 작동하는 주파수의 파장에서 작동하는 비교적 작은 안테나입니다. 작은 안테나는 매우 비효율적일 수 있습니다. 임피던스 부정합을 고려하지 않더라도 안테나 이득은 종종 -10dB 미만입니다.
게시 시간: 2023년 11월 16일
