アンテナゲイン–指向性、効率、およびその変換

問題を排除するために楽器を試してください





この現代ではアンテナが使用されています コミュニケーション 有線チャネルまたは無線チャネルを介してデータを送信および受信するため。または、別の言い方をすれば、すべての水平方向または特定の方向に電波を送受信することとして定義できます。これらのアンテナは、電気信号と無線信号の間のインターフェースとして機能します。ここでは、電気信号は金属導体を介して転送され、無線信号は自由空間を伝搬します。ハインリヒヘルツは、1886年にアンテナを開発した最初の人物でした。彼はダイポールアンテナを作成し、電気信号を使用して信号を送受信しました。 1901年の後半、マルコーニは大西洋地域全体に情報を送信する科学者でした。アンテナパラメータはより重要です。パラメータは、指向性(D)、アンテナゲイン(G)、解像度、パターン、アンテナビーム面積、アンテナビーム効率、アンテナ効率( インクルード )。この記事では、アンテナゲインに関連する完全な情報について説明します。

アンテナゲインとは何ですか?

定義することができます アンテナ アンテナ効率とアンテナの指向性の組み合わせとしてのゲイン。これはこれらのパラメータに依存します。したがって、これら2つは、アンテナのゲインに影響を与える可能性があります。このアンテナゲインについて最初に説明する前に、アンテナの指向性を知る必要があります。




アンテナの指向性

これは、テストアンテナの最大放射強度と、合計で同じ電力を放射している等方性アンテナまたは参照アンテナの放射強度の比率として定義できます。指向性はDで表すことができます。



アンテナの指向性は、1つまたは複数の特定の方向にエネルギーを放射する方法を示しています。アンテナの放射パターンがその指向性の値を決定します。

アンテナ指向性

アンテナ指向性

次に、指向性D =テストアンテナの最大放射強度/等方性アンテナの放射強度。ここで、等方性アンテナは理想的なアンテナであり、その電力を全方向に均等または均一に空間に放射します。等方性アンテナの物理的な問題はなく、基準アンテナとしてのみ使用できます。


別の方法では、アンテナの指向性は、テストアンテナの最大放射強度とテストアンテナの平均放射強度の比として定義できます。

アンテナ指向性D =テストアンテナの最大放射強度/テストアンテナの平均放射強度。

D =Ф(θ、Ф)最大/Фavg
D =Ф(θ、Ф)max /(Wr /4π)
D =4πФ(θ、Ф)max / Wr

したがって、D =4π(最大放射強度)/総放射パワー。

アンテナ効率

これはアンテナの重要なパラメータです。アンテナの効率は、アンテナに供給される総入力電力に対する全方向に放射される電力の比率として定義されます。アンテナの抵抗損失のため、適用された入力の合計はそのターゲット方向に放射されません。 ‘で示されるアンテナ効率 インクルード ‘。アンテナ効率は、100を掛けた場合にもパーセンテージで知ることができます。通常、アンテナ効率係数は0から1の間にあります。

アンテナ効率 インクルード =アンテナから放射される電力/総入力

インクルード = Pr /(Pr + Pi)[Pr =放射電力Pi =アンテナのオーム損失]

アンテナゲイン測定

ゲインは主に性能指数で計算されます。ここで、ゲインはGまたはパワーゲインGpで表されます。ゲインにより、アンテナの放射パターンを計算できます。 「アンテナゲインは、特定の方向における対象アンテナの最大放射強度と最大放射強度の比率として定義されます。両方のアンテナに同じ量の電力が印加された場合の「等方性アンテナの放射強度」。

ゲインパターン

ゲインパターン

「指向性をデシベルに変換すると、アンテナゲインとして定義できます」。

ゲインG =対象アンテナからの最大放射強度(Фs)/等方性アンテナからの最大放射強度(Фi)

アンテナのゲインG =アンテナ効率*アンテナ指向性D

ゲインの単位– dB(デシベル)、dBi(等方性アンテナに対するデシベル)、dBd(ダイポールアンテナに対するデシベル)

ゲイン値は、特定の方向で入力電力を電波に変換する際にアンテナがどれだけ成功したか、および受信機側で電波を電気的形態に変換する方法を示します。時々、ゲインは角度の関数として議論されます。この場合、放射パターンが考慮されます。

アンテナゲイン式

ゲイン値により、アンテナによって入力に提供される信号ブーストの量を知ることができます。

これは、受信機の段階で、チャネルから同じ送信信号を再生するために必要な電力量に役立ちます。

対象アンテナまたはテストアンテナのゲイン Gt = Gi + 10log10(Pt / Pi)

どこ

Gt =テストされたアンテナのゲイン
Gi =等方性アンテナのゲイン
Pt =テストアンテナから放射される電力
Pi =等方性アンテナから放射される電力

アンテナゲイン変換

アンテナゲインはデシベル(dB)で表されます。これは、受信電力を計算するときに、これらの場合のワット単位のように通常の単位でゲインを表すと、結果が非​​常に小さくなるためです。つまり、指数形式でも得られる場合があります。これらのタイプの値を毎回考慮するのは難しいため、ゲインはデシベル(dB)で表すことができます。 5 dBは、放射のピーク方向で等方性アンテナに比べて5倍のエネルギーを意味します。

線形単位は、この式に従うことによってデシベルに変換されます。

Pdb = 10 log10p

アンテナゲインのもう1つの単位はdBmです。これは、ミリワットに対するデシベルを意味します。

1W = 1000mw = 0dB = 30dBm

dBiは、アンテナのゲインと、等方性アンテナに対するゲインのデシベルの別の単位です。 dBiは、放射のピーク方向で等方性アンテナに比べて2倍の電力を意味します。

したがって、ゲインは、デシベルまたはデシベルミリワットまたはデシベル等方性アンテナの単位で表すことができます。ほとんどの場合、デシベル(dB)のみで表されます。

アンテナゲインを上げる方法は?

アンテナのゲインは、信号を任意の方向にチャネルに放射する能力を示しています。ゲインが大きい場合、そのようなアンテナは特定の方向で受信機により多くの電力を送信でき、他の方向からの他のすべての信号を減衰させます。アンテナが信号を全方向に均等に放射する場合、等方性アンテナと呼ばれる球形アンテナのみで可能であり、これらはリアルタイムでは存在しません。

ゲインが常に高い場合、それは回路にとって有利ですが、それは必要性にのみ依存します。次の方法は、アンテナのゲインを上げるのに役立ちます。

彼らです

  • アンテナの有効面積。
  • 放物面反射鏡
  • 要素配列
  • リフレクターアレイ
  • アンテナ効率
  • 指向性。

ザ・ アンテナ チャネル内の電気的形態を介して電波を放射および受信するための通信の分野で最も有用です。アンテナにはさまざまな種類があります。 アンテナの種類 それらのそれぞれで異なる構造を持っています。必要に応じて、それらが使用されており、アンテナのゲインが低いか高い場合、つまり、純粋に必要性のみに依存している場合。ゲインがそれ以上の場合、信号を特定の方向に空間に放射することができます。ゲインが低い場合、そのカバレッジはより広い範囲になります。日常の通信システムを観察すれば、アンテナの重要性とアンテナゲイン値に関する詳細情報を得ることができます。