효율성안테나안테나가 입력 전기 에너지를 방사 에너지로 변환하는 능력을 말합니다. 무선 통신에서 안테나 효율은 신호 전송 품질과 전력 소비에 중요한 영향을 미칩니다.
안테나의 효율은 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.
효율 = (복사 전력 / 입력 전력) * 100%
이 중, 복사 전력은 안테나에서 복사되는 전자기 에너지이고, 입력 전력은 안테나에 입력되는 전기 에너지입니다.
안테나의 효율성은 안테나 설계, 재료, 크기, 작동 주파수 등 여러 요인의 영향을 받습니다. 일반적으로 안테나의 효율성이 높을수록 입력 전기 에너지를 방사 에너지로 더 효과적으로 변환할 수 있으므로 신호 전송 품질이 향상되고 전력 소비가 줄어듭니다.
따라서 효율성은 안테나를 설계하고 선택할 때 중요한 고려 사항이며, 특히 장거리 전송이 필요하거나 전력 소비에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 애플리케이션에서는 더욱 그렇습니다.
1. 안테나 효율
그림 1
안테나 효율의 개념은 그림 1을 사용하여 정의할 수 있습니다.
총 안테나 효율 e0는 입력 및 안테나 구조 내부에서 발생하는 안테나 손실을 계산하는 데 사용됩니다. 그림 1(b)를 참조하면, 이러한 손실은 다음과 같은 원인으로 발생할 수 있습니다.
1. 전송선과 안테나의 불일치로 인한 반사
2. 도체 및 유전체 손실.
전체 안테나 효율은 다음 공식을 통해 얻을 수 있습니다.
즉, 전체 효율은 불일치 효율, 도체 효율, 유전 효율의 곱입니다.
도체 효율과 유전율 효율을 계산하는 것은 일반적으로 매우 어렵지만, 실험을 통해 구할 수 있습니다. 그러나 실험으로는 두 손실을 구분할 수 없으므로, 위 공식을 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.
ecd는 안테나의 방사 효율이고 Γ는 반사 계수입니다.
2. 이익과 실현 이익
안테나 성능을 설명하는 또 다른 유용한 지표는 이득입니다. 안테나의 이득은 지향성과 밀접한 관련이 있지만, 안테나의 효율과 지향성을 모두 고려하는 매개변수입니다. 지향성은 안테나의 지향성 특성만을 나타내는 매개변수이므로 방사 패턴에 의해서만 결정됩니다.
특정 방향의 안테나 이득은 "해당 방향의 방사 세기와 전체 입력 전력의 비율에 4π를 곱한 값"으로 정의됩니다. 방향이 지정되지 않은 경우, 일반적으로 최대 방사 방향의 이득을 사용합니다. 따라서 일반적으로 다음과 같은 식이 성립합니다.
일반적으로 상대 이득을 의미하며, "특정 방향의 전력 이득과 기준 방향의 기준 안테나 전력의 비율"로 정의됩니다. 이 안테나의 입력 전력은 동일해야 합니다. 기준 안테나는 진동기, 혼 또는 기타 안테나일 수 있습니다. 대부분의 경우, 무지향성 점원(point source)이 기준 안테나로 사용됩니다. 따라서,
총 복사 전력과 총 입력 전력 간의 관계는 다음과 같습니다.
IEEE 표준에 따르면, "이득에는 임피던스 부정합(반사 손실)과 편파 부정합(손실)으로 인한 손실은 포함되지 않습니다." 이득에는 두 가지 개념이 있는데, 하나는 이득(G)이고, 다른 하나는 반사/부정합 손실을 고려한 달성 가능 이득(Gre)입니다.
이득과 지향성 간의 관계는 다음과 같습니다.
안테나가 전송선과 완벽하게 일치하면, 즉 안테나 입력 임피던스 Zin이 전송선의 특성 임피던스 Zc와 같으면(|Γ| = 0), 이득과 달성 가능한 이득은 같습니다(Gre = G).
안테나에 대해 자세히 알아보려면 다음을 방문하세요.
게시 시간: 2024년 6월 14일
