Parameter berguna untuk mengira kuasa penerimaan antena ialahkawasan berkesanatauapertur berkesan.Andaikan bahawa gelombang satah dengan polarisasi yang sama seperti antena penerima adalah kejadian pada antena.Selanjutnya andaikan bahawa gelombang bergerak ke arah antena dalam arah antena sinaran maksimum (arah dari mana kuasa paling banyak akan diterima).
Kemudianapertur berkesanparameter menerangkan berapa banyak kuasa yang ditangkap daripada gelombang satah tertentu.biarlahpmenjadi ketumpatan kuasa gelombang satah (dalam W/m^2).JikaP_tmewakili kuasa (dalam Watt) pada terminal antena yang tersedia untuk penerima antena, kemudian:
Oleh itu, kawasan berkesan hanya mewakili berapa banyak kuasa yang ditangkap daripada gelombang pesawat dan dihantar oleh antena.Kawasan ini menyebabkan kerugian intrinsik kepada antena (kerugian ohmik, kehilangan dielektrik, dll.).
Perhubungan umum untuk apertur berkesan dari segi perolehan antena puncak (G) mana-mana antena diberikan oleh:
Apertur berkesan atau kawasan berkesan boleh diukur pada antena sebenar dengan membandingkan dengan antena yang diketahui dengan apertur berkesan yang diberikan, atau dengan pengiraan menggunakan keuntungan yang diukur dan persamaan di atas.
Apertur berkesan akan menjadi konsep yang berguna untuk mengira kuasa yang diterima daripada gelombang satah.Untuk melihat tindakan ini, pergi ke bahagian seterusnya pada formula penghantaran Friis.
Persamaan Penghantaran Friis
Pada halaman ini, kami memperkenalkan salah satu persamaan paling asas dalam teori antena, iaituPersamaan Penghantaran Friis.Persamaan Penghantaran Friis digunakan untuk mengira kuasa yang diterima daripada satu antena (dengan keuntunganG1), apabila dihantar dari antena lain (dengan keuntunganG2), dipisahkan oleh jarakR, dan beroperasi pada kekerapanfatau lambda panjang gelombang.Halaman ini patut dibaca beberapa kali dan harus difahami sepenuhnya.
Terbitan Formula Penghantaran Friis
Untuk memulakan terbitan Persamaan Friis, pertimbangkan dua antena dalam ruang kosong (tiada halangan berdekatan) dipisahkan dengan jarakR:
Andaikan bahawa （ ）Watt jumlah kuasa dihantar ke antena pemancar.Buat masa ini, anggap bahawa antena pemancar adalah omnidirectional, tanpa kerugian dan bahawa antena penerima berada di medan jauh antena pemancar.Kemudian ketumpatan kuasap(dalam Watt per meter persegi) kejadian gelombang satah pada antena penerima jarakRdaripada antena pemancar diberikan oleh:
Rajah 1. Antena Hantar (Tx) dan Terima (Rx) dipisahkan olehR.
Jika antena pemancar mempunyai keuntungan antena ke arah antena penerima yang diberikan oleh（ ） , maka persamaan ketumpatan kuasa di atas menjadi:
Faktor jangka keuntungan dalam arah dan kehilangan antena sebenar.Andaikan sekarang bahawa antena terima mempunyai bukaan berkesan yang diberikan oleh（）.Kemudian kuasa yang diterima oleh antena ini ( ) diberikan oleh:
Oleh kerana apertur berkesan untuk mana-mana antena juga boleh dinyatakan sebagai:
Kuasa diterima yang terhasil boleh ditulis sebagai:
Persamaan1
Ini dikenali sebagai Formula Penghantaran Friis.Ia mengaitkan kehilangan laluan ruang bebas, keuntungan antena dan panjang gelombang dengan kuasa yang diterima dan menghantar.Ini adalah salah satu persamaan asas dalam teori antena, dan harus diingat (serta terbitan di atas).
Satu lagi bentuk berguna Persamaan Penghantaran Friis diberikan dalam Persamaan [2].Memandangkan panjang gelombang dan frekuensi f dikaitkan dengan kelajuan cahaya c (lihat pengenalan halaman frekuensi), kami mempunyai Formula Penghantaran Friis dari segi kekerapan:
Persamaan2
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.Berkata dengan cara yang berbeza, Persamaan Penghantaran Friis mengatakan bahawa kehilangan laluan adalah lebih tinggi untuk frekuensi yang lebih tinggi.Kepentingan hasil daripada Formula Penghantaran Friis ini tidak boleh dilebih-lebihkan.Inilah sebabnya mengapa telefon mudah alih 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.Akibat selanjutnya dari Persamaan Penghantaran Friss, katakan anda ditanya tentang antena 60 GHz.Menyedari bahawa kekerapan ini adalah 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 rantau mm (gelombang milimeter)), kehilangan laluan adalah sangat tinggi, jadi hanya komunikasi titik ke titik yang mungkin.Ini berlaku apabila penerima dan pemancar berada di dalam bilik yang sama, dan berhadapan antara satu sama lain.Sebagai susulan lanjut Formula Penghantaran Friis, adakah anda fikir pengendali telefon mudah alih gembira dengan jalur LTE (4G) baharu, yang beroperasi pada 700MHz?Jawapannya ialah ya: ini adalah frekuensi yang lebih rendah daripada antena yang beroperasi secara tradisional, tetapi daripada Persamaan [2], kami perhatikan bahawa kehilangan laluan oleh itu akan lebih rendah juga.Oleh itu, mereka boleh "menutup lebih banyak tanah" dengan spektrum frekuensi ini, dan eksekutif Verizon Wireless baru-baru ini memanggil "spektrum berkualiti tinggi" ini, tepat untuk sebab ini.Nota Sampingan: Sebaliknya, pembuat telefon bimbit perlu memuatkan antena dengan panjang gelombang yang lebih besar dalam peranti padat (frekuensi rendah = panjang gelombang yang lebih besar), jadi tugas pereka antena menjadi sedikit lebih rumit!
Akhir sekali, jika antena tidak polarisasi dipadankan, kuasa yang diterima di atas boleh didarabkan dengan Faktor Kehilangan Polarisasi (PLF) untuk mengambil kira ketidakpadanan ini dengan betul.Persamaan [2] di atas boleh diubah untuk menghasilkan Formula Penghantaran Friis umum, yang merangkumi ketidakpadanan polarisasi:
Persamaan3
Masa siaran: Jan-08-2024
