안테나의 효율은 안테나에 공급되는 전력과 안테나에서 방사되는 전력과 관련이 있습니다.매우 효율적인 안테나는 안테나에 전달되는 대부분의 에너지를 방출합니다.비효율적인 안테나는 안테나 내에서 손실된 대부분의 전력을 흡수합니다.비효율적인 안테나는 임피던스 불일치로 인해 많은 에너지가 반사될 수도 있습니다.보다 효율적인 안테나에 비해 비효율적인 안테나의 방사 전력을 줄입니다.
[참고: 안테나 임피던스는 이후 장에서 논의됩니다.임피던스 불일치는 임피던스 값이 잘못되어 안테나에서 반사되는 전력입니다.따라서 이를 임피던스 불일치라고 합니다.]
안테나 내의 손실 유형은 전도 손실입니다.전도 손실은 안테나의 유한한 전도성으로 인해 발생합니다.손실의 또 다른 메커니즘은 유전 손실입니다.안테나의 유전 손실은 유전 물질의 전도로 인해 발생합니다.절연 물질은 안테나 내부 또는 주변에 존재할 수 있습니다.
방사 전력에 대한 안테나 효율의 비율은 안테나의 입력 전력으로 쓸 수 있습니다.이것이 방정식 [1]이다.방사 효율 안테나 효율이라고도 합니다.
[수학식 1]
효율성은 비율입니다.이 비율은 항상 0과 1 사이의 양입니다. 효율성은 종종 백분율로 표시됩니다.예를 들어 효율이 0.5이면 최대 50% 동일합니다.안테나 효율은 데시벨(dB)로도 표시되는 경우가 많습니다.0.1의 효율은 10%와 같습니다.이는 -10데시벨(-10데시벨)과도 같습니다.효율 0.5는 50%와 같습니다.이는 -3데시벨(dB)과도 같습니다.
첫 번째 방정식은 안테나의 방사 효율이라고도 합니다.이는 안테나의 총 효율성이라는 일반적으로 사용되는 또 다른 용어와 구별됩니다.총 유효 효율 안테나 방사 효율에 안테나의 임피던스 불일치 손실을 곱합니다.임피던스 불일치 손실은 안테나가 전송선이나 수신기에 물리적으로 연결될 때 발생합니다.이는 식 [2]로 요약할 수 있다.
[수학식 2]
공식 [2]
임피던스 불일치 손실은 항상 0과 1 사이의 숫자입니다. 따라서 전체 안테나 효율은 항상 방사 효율보다 낮습니다.다시 말하면 손실이 없으면 임피던스 불일치로 인해 방사 효율은 전체 안테나 효율과 동일합니다.
효율성 향상은 가장 중요한 안테나 매개변수 중 하나입니다.위성 접시, 혼 안테나 또는 반파장 쌍극자를 사용하면 주변에 손실 물질이 없이 100%에 매우 가까울 수 있습니다.휴대폰 안테나 또는 가전제품 안테나의 효율은 일반적으로 20%~70%입니다.이는 -7dB -1.5dB(-7, -1.5dB)에 해당합니다.종종 안테나를 둘러싼 전자 장치 및 재료의 손실로 인해 발생합니다.이는 복사 전력을 일부 흡수하는 경향이 있습니다.에너지는 열에너지로 변환되며 복사는 없습니다.이는 안테나의 효율성을 감소시킵니다.자동차 라디오 안테나는 안테나 효율이 0.01인 AM 무선 주파수에서 작동할 수 있습니다.[1% 또는 -20dB입니다.] 이러한 비효율성은 안테나가 작동 주파수에서 파장의 절반보다 작기 때문에 발생합니다.이는 안테나의 효율성을 크게 감소시킵니다.AM 방송 타워는 매우 높은 전송 전력을 사용하기 때문에 무선 링크가 유지됩니다.
임피던스 불일치 손실은 스미스 차트 및 임피던스 매칭 섹션에서 논의됩니다.임피던스 매칭은 안테나의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
안테나 이득
장기 안테나 이득은 등방성 소스에 비해 피크 방사 방향으로 전송되는 전력의 양을 나타냅니다.안테나 이득은 안테나 사양 시트에서 더 일반적으로 인용됩니다.안테나 이득은 발생하는 실제 손실을 고려하기 때문에 중요합니다.
3dB 이득을 갖는 안테나는 안테나로부터 수신되는 전력이 동일한 입력 전력을 갖는 무손실 등방성 안테나로부터 수신되는 것보다 3dB 훨씬 높다는 것을 의미합니다.3dB는 전원 공급 장치의 두 배에 해당합니다.
안테나 이득은 때때로 방향이나 각도의 함수로 논의됩니다.그러나 단일 숫자가 게인을 지정하는 경우 해당 숫자는 모든 방향에 대한 최대 게인입니다.안테나 이득의 "G"는 미래형의 "D" 지향성과 비교할 수 있습니다.
[수학식 3]
매우 큰 위성 접시만큼 높을 수 있는 실제 안테나의 이득은 50dB입니다.지향성은 실제 안테나(예: 짧은 다이폴 안테나)처럼 1.76dB까지 낮을 수 있습니다.방향성은 0dB보다 작을 수 없습니다.그러나 피크 안테나 이득은 임의로 작을 수 있습니다.이는 손실이나 비효율성 때문입니다.전기적으로 작은 안테나는 안테나가 작동하는 주파수의 파장에서 작동하는 상대적으로 작은 안테나입니다.작은 안테나는 매우 비효율적일 수 있습니다.안테나 이득은 임피던스 불일치를 고려하지 않는 경우에도 -10dB 미만인 경우가 많습니다.
게시 시간: 2023년 11월 16일
