안테나의 유효 개구부란 무엇입니까?
그만큼안테나의 유효 개구부, 또는 라고도 불립니다유효 영역 (Ae)는 수신 안테나가 입사하는 전자기파로부터 에너지를 얼마나 효율적으로 포착하는지를 나타냅니다. 이는 안테나의 물리적 개구부가 아니라 등가 수신 면적을 의미합니다.
최대 수신 방향에서 입사하는 편파 정합 평면파의 경우, 유효 개구는 입사 전력 밀도와 안테나 단자에서 사용 가능한 전력을 연결합니다.
If S입사 전력 밀도는 W/m²입니다.2그리고Pr사용 가능한 수신 전력이 와트 단위라면 다음과 같습니다.
Pr= SAe
유효 개구부가 클수록 입사 방향과 편광이 일치할 경우 동일한 입사장에서 더 많은 에너지를 모을 수 있습니다.
유효 개구는 방사 효율과 도체 손실 및 유전체 손실을 포함한 기타 안테나 손실을 고려합니다. 따라서 유효 개구는 물리적 크기뿐만 아니라 실제 수신 성능을 측정하는 척도입니다. 개구 효율, 임피던스 불일치 및 편파 불일치는 모두 수신기에 전달되는 전력을 감소시킬 수 있습니다.
유효 개구 공식 및 안테나 이득
모든 안테나의 최대 유효 개구부는 안테나 이득과 관련이 있습니다.G그리고 파장λ에 의해:
Ae= Gλ2/(4π)
이 방정식에서 이득을 dBi가 아닌 선형 비율로 사용하십시오. 이득을 변환하려면 다음을 사용하십시오.G = 10G(dBi)/10파장은 다음과 같기 때문입니다.c/f이득을 일정하게 유지할 때 유효 개구부는 주파수가 증가함에 따라 감소합니다.
반대로, 동일한 물리적 개구부를 가진 안테나는 개구부 효율이 유사한 경우 더 짧은 파장에서 더 높은 이득을 얻을 수 있습니다. 이러한 관계는 엔지니어들이 다양한 주파수 대역에서 수신 성능을 비교하는 데 도움이 됩니다.
유효 조리개는 어떻게 결정되는가
유효 개구는 기준 안테나와의 비교를 통해 결정된 측정 이득으로부터 계산하거나, 보정된 수신 전력 측정값을 통해 추론할 수 있습니다. 이 결과는 링크 버짓, 안테나 측정 및 시스템 감도 예측에 유용합니다.
측정 애플리케이션의 경우 RF MISO를 살펴보십시오.표준 이득 혼 안테나이는 특정 주파수 대역에서 알려진 이득을 제공합니다.
프리스 투과 방정식에서 유효 개구부 사용
그만큼프리이스 전송 방정식자유 공간 원거리 링크에서 송신 전력, 안테나 이득, 파장 및 이격 거리를 연결합니다. 송신기 이득의 경우Gt수신기 이득Gr파장λ그리고 거리R이는 수신 안테나에서 사용 가능한 전력을 추정합니다.
사용Pr= SAe수신 유효 개구부의 역할을 명확히 보여줍니다. 송신 안테나는 수신기에서 전력 밀도를 결정하고, 수신 안테나는 그 전력의 일부를 최종 전력으로 변환합니다.
프리스 전송 공식 유도
서로 일정 거리만큼 떨어져 있는 두 개의 안테나를 생각해 보세요.R장애물이 없는 개방된 공간에서. 수신 안테나는 송신기의 원거리장 내에 있어야 하며, 안테나는 방향과 편파가 일치해야 합니다.
If Pt이상적인 등방성 송신 안테나에 와트가 전달될 때, 전력은 구의 표면에 퍼집니다.R입사 전력 밀도는 다음과 같습니다.
그림 1. 송신(Tx) 및 수신(Rx) 안테나가 서로 떨어져 있음R.
이득을 갖는 실용적인 송신 안테나의 경우Gt수신기를 향할 때, 입사 전력 밀도는 이득 계수만큼 증가합니다.
수신 안테나에 유효 개구부가 있는 경우Ae사용 가능한 수신 전력은 입사 전력 밀도에 다음을 곱한 값입니다.Ae:
수신 안테나에 대한 이득-개구 관계식을 대입하면 다음과 같습니다.
따라서 수신된 전력은 익숙한 자유 공간 형태로 나타낼 수 있습니다.
방정식 1.파장에 따른 Friis 전송 방정식.
방정식 1송신 전력, 안테나 이득, 파장 및 이격 거리를 나타내는 방정식입니다. 이 방정식은 원거리에서 가시선 자유 공간 전파에 유효합니다. 실제 시스템에서는 케이블 손실, 커넥터 손실, 포인팅 오차, 대기 감쇠 및 기타 전파 효과에 대한 추가 항이 필요합니다.
프리스 방정식의 빈도 형태
왜냐하면λ = c/f이 방정식은 주파수의 관점에서도 표현될 수 있습니다.
방정식 2.주파수에 대한 프리이스 전송 방정식.
주파수가 수신 전력에 미치는 영향
안테나 이득과 거리가 일정할 때, 프리이스 방정식은 파장이 짧아지기 때문에 주파수가 증가함에 따라 수신 전력이 감소할 것이라고 예측합니다. 이 비교는 각 주파수에서 이득 값이 동일하다고 가정합니다.
물리적 개구부가 고정된 안테나의 경우, 일반적으로 파장이 짧아질수록 이득이 증가합니다. 따라서 고주파 및 밀리미터파 링크는 지향성 고이득 안테나를 사용하여 우수한 성능을 달성할 수 있으며, 이때 링크 버짓에는 지향 정확도, 대기 흡수, 강우 및 하드웨어 손실도 고려해야 합니다.
프리스 방정식은 완전한 전파 모델이 아닌 자유 공간 기준으로 사용하십시오. 이 방정식은 원거리 작동, 장애물 없는 시야, 그리고 올바르게 정렬된 안테나를 가정합니다.
편광 불일치
송신 안테나와 수신 안테나의 편파가 정합되지 않은 경우, 이상적인 수신 전력에 편파 손실 계수(PLF)를 곱해야 합니다. 정규화된 편파 벡터의 경우, PLF는 0에서 1 사이의 값을 가지며, 1은 완벽한 정합을 나타냅니다. 아래의 일반화된 공식에는 이러한 편파 불일치 항이 포함되어 있습니다.
방정식 3.편광 불일치를 포함하는 일반화된 Friis 전송 방정식.
핵심 요약
- 유효 개구는 입사 전력 밀도를 수신 가능한 전력으로 변환합니다.
- 이득을 위해G그리고 파장λ, Ae= Gλ2/(4π).
- 조리개 및 Friis 계산에는 dBi가 아닌 선형 이득을 사용하십시오.
- Friis는 원거리 가시선 자유 공간 링크에 적용됩니다. 실제 링크 버짓을 위해서는 추가 손실이 필요합니다.
RF MISO는 다음과 같은 기능을 제공합니다.표준 이득 혼 안테나측정, 교정 및 시스템 통합을 위한 기타 RF 안테나 솔루션도 제공합니다.RF MISO에 문의하세요주파수 범위, 이득 및 인터페이스 요구 사항에 대해 논의합니다.
이메일:info@rf-miso.com
전화번호: 0086-028-82695327
게시 시간: 2024년 1월 8일
