Parameter berguna yang mengira kuasa penerimaan antena ialahkawasan yang berkesanatauapertur berkesan. Andaikan bahawa gelombang satah dengan polarisasi yang sama seperti antena penerima datang ke antena. Selanjutnya, andaikan bahawa gelombang tersebut bergerak ke arah antena dalam arah sinaran maksimum antena (arah dari mana kuasa paling banyak akan diterima).

Kemudianapertur berkesanparameter menerangkan berapa banyak kuasa yang ditangkap daripada gelombang satah yang diberikan. Biarpmenjadi ketumpatan kuasa gelombang satah (dalam W/m^2). JikaP_tmewakili kuasa (dalam Watt) pada terminal antena yang tersedia untuk penerima antena, maka:

Oleh itu, luas berkesan hanya mewakili berapa banyak kuasa yang ditangkap daripada gelombang satah dan dihantar oleh antena. Luas ini mengambil kira kerugian intrinsik kepada antena (kerugian ohm, kerugian dielektrik, dsb.).

Hubungan umum untuk apertur berkesan dari segi gandaan antena puncak (G) bagi mana-mana antena diberikan oleh:

Apertur berkesan atau luas berkesan boleh diukur pada antena sebenar dengan perbandingan dengan antena yang diketahui dengan apertur berkesan yang diberikan, atau dengan pengiraan menggunakan gandaan yang diukur dan persamaan di atas.

Apertur berkesan akan menjadi konsep yang berguna untuk mengira kuasa yang diterima daripada gelombang satah. Untuk melihatnya dalam tindakan, pergi ke bahagian seterusnya tentang formula penghantaran Friis.

Persamaan Penghantaran Friis

Di halaman ini, kami memperkenalkan salah satu persamaan paling asas dalam teori antena, iaituPersamaan Penghantaran FriisPersamaan Penghantaran Friis digunakan untuk mengira kuasa yang diterima daripada satu antena (dengan gandaanG1), apabila dipancarkan dari antena lain (dengan gandaanG2), dipisahkan oleh jarakR, dan beroperasi pada frekuensifatau lambda panjang gelombang. Halaman ini berbaloi untuk dibaca beberapa kali dan harus difahami sepenuhnya.

Terbitan Formula Penghantaran Friis

Untuk memulakan terbitan Persamaan Friis, pertimbangkan dua antena di ruang bebas (tiada halangan berdekatan) yang dipisahkan oleh jarakR:

Andaikan bahawa （）Watt jumlah kuasa dihantar ke antena pemancar. Buat masa ini, andaikan bahawa antena pemancar adalah omnidirectional, tanpa kehilangan, dan antena penerima berada di medan jauh antena pemancar. Maka ketumpatan kuasap(dalam Watt per meter persegi) daripada gelombang satah yang datang pada antena penerima pada jarakRdaripada antena pemancar diberikan oleh:

Rajah 1. Antena Pancar (Tx) dan Penerima (Rx) dipisahkan olehR.

Jika antena pemancar mempunyai gandaan antena dalam arah antena penerima yang diberikan oleh （） , maka persamaan ketumpatan kuasa di atas menjadi:

Faktor jangka gandaan dalam arah dan kehilangan antena sebenar. Anggapkan sekarang bahawa antena penerima mempunyai apertur berkesan yang diberikan oleh()Kemudian kuasa yang diterima oleh antena ini ( ) diberikan oleh:

Oleh kerana apertur berkesan untuk sebarang antena juga boleh dinyatakan sebagai:

Kuasa yang diterima yang terhasil boleh ditulis sebagai:

Persamaan 1

Ini dikenali sebagai Formula Penghantaran Friis. Ia mengaitkan kehilangan laluan ruang bebas, gandaan antena dan panjang gelombang dengan kuasa yang diterima dan dihantar. Ini adalah salah satu persamaan asas dalam teori antena, dan harus diingat (serta terbitan di atas).

Satu lagi bentuk Persamaan Penghantaran Friis yang berguna diberikan dalam Persamaan [2]. Oleh kerana panjang gelombang dan frekuensi f dikaitkan dengan kelajuan cahaya c (lihat pengenalan halaman frekuensi), kita mempunyai Formula Penghantaran Friis dari segi frekuensi:

Persamaan 2

Persamaan [2] menunjukkan bahawa lebih banyak kuasa hilang pada frekuensi yang lebih tinggi. Ini adalah hasil asas Persamaan Penghantaran Friis. Ini bermakna bahawa untuk antena dengan keuntungan tertentu, pemindahan tenaga akan menjadi tertinggi pada frekuensi yang lebih rendah. Perbezaan antara kuasa yang diterima dan kuasa yang dihantar dikenali sebagai kehilangan laluan. Dikatakan dengan cara yang berbeza, Persamaan Penghantaran Friis mengatakan bahawa kehilangan laluan adalah lebih tinggi untuk frekuensi yang lebih tinggi. Kepentingan hasil ini daripada Formula Penghantaran Friis tidak boleh dipandang remeh. Inilah sebabnya mengapa telefon bimbit biasanya beroperasi pada kurang daripada 2 GHz. Mungkin terdapat lebih banyak spektrum frekuensi yang tersedia pada frekuensi yang lebih tinggi, tetapi kehilangan laluan yang berkaitan tidak akan membolehkan penerimaan yang berkualiti. Sebagai akibat selanjutnya daripada Persamaan Penghantaran Friss, katakan anda ditanya tentang antena 60 GHz. Dengan mengambil perhatian bahawa frekuensi ini sangat tinggi, anda mungkin menyatakan bahawa kehilangan laluan akan terlalu tinggi untuk komunikasi jarak jauh - dan anda betul-betul betul. Pada frekuensi yang sangat tinggi (60 GHz kadangkala dirujuk sebagai kawasan mm (gelombang milimeter)), kehilangan laluan adalah sangat tinggi, jadi hanya komunikasi titik ke titik sahaja yang mungkin. Ini berlaku apabila penerima dan pemancar berada di dalam bilik yang sama, dan berhadapan antara satu sama lain. Sebagai tindak balas selanjutnya terhadap Formula Penghantaran Friis, adakah anda fikir pengendali telefon bimbit gembira dengan jalur LTE (4G) baharu, yang beroperasi pada 700MHz? Jawapannya adalah ya: ini adalah frekuensi yang lebih rendah daripada antena yang beroperasi secara tradisional, tetapi daripada Persamaan [2], kami perhatikan bahawa kehilangan laluan juga akan lebih rendah. Oleh itu, mereka boleh "menutup lebih banyak kawasan" dengan spektrum frekuensi ini, dan seorang eksekutif Verizon Wireless baru-baru ini menggelarnya "spektrum berkualiti tinggi", tepat atas sebab ini. Nota Sampingan: Sebaliknya, pembuat telefon bimbit perlu memasang antena dengan panjang gelombang yang lebih besar dalam peranti padat (frekuensi yang lebih rendah = panjang gelombang yang lebih besar), jadi kerja pereka antena menjadi sedikit lebih rumit!

Akhir sekali, jika antena tidak dipadankan dengan polarisasi, kuasa yang diterima di atas boleh didarabkan dengan Faktor Kehilangan Polarisasi (PLF) untuk menjelaskan ketidakpadanan ini dengan betul. Persamaan [2] di atas boleh diubah untuk menghasilkan Formula Penghantaran Friis umum, yang merangkumi ketidakpadanan polarisasi: