Ganancia de antena: directividad, eficiencia y su conversión

Ganancia de antena: directividad, eficiencia y su conversión

Las antenas se utilizan en este moderno comunicación para transmitir los datos y recibir los datos a través de un canal cableado o un canal inalámbrico. O de otra manera, se puede definir como transmitir y recibir las ondas de radio en toda dirección horizontal o en una dirección particular. Estas antenas actúan como interfaz entre señales eléctricas y señales de radio. Aquí, las señales eléctricas se envían a través de conductores metálicos y las señales de radio se propagan a través del espacio libre. Heinrich Hertz fue la primera persona en desarrollar una antena en el año 1886. Creó una antena dipolo y con señales eléctricas, transmitió y recibió las señales. Más tarde, en el año de 1901, Marconi fue el científico que envió la información a través de la región atlántica. Los parámetros de la antena son más importantes. Los parámetros son directividad (D), ganancia de antena (G), resolución, patrones, área del haz de la antena, eficiencia del haz de la antena, eficiencia de la antena ( la ). En este artículo, analizaremos la información completa relacionada con la ganancia de antena.

¿Qué es una ganancia de antena?

Podemos definir la antena ganancia como la combinación de la eficiencia de la antena y la directividad de la antena, y esto depende de estos parámetros. Entonces estos dos pueden afectar la ganancia de una antena. Antes de discutir primero esta ganancia de antena, necesitamos saber cuál es la directividad de la antena.


Directividad de antena



Puede definirse como la relación entre la intensidad de radiación máxima de una antena de prueba y la intensidad de radiación de una antena isótropa o antena de referencia que irradia la misma potencia en total. La directividad se puede denotar por D.

La directividad de la antena muestra cómo es capaz de irradiar la energía en una o más direcciones específicas. El patrón de radiación de una antena determina su valor de directividad.

directividad de antena

directividad de antena

Entonces, Directividad D = máxima intensidad de radiación de una antena de prueba / intensidad de radiación de una antena isotrópica. Aquí, la antena isotrópica es una antena ideal, que irradia su potencia de manera igual o uniforme en todas las direcciones al espacio. No hay una cuestión física de antena isotrópica y solo puede tomarse como una antena de referencia.


De otra forma, la directividad de la antena se puede definir como la relación entre la intensidad de radiación máxima de la antena de prueba y la intensidad de radiación media de la antena de prueba.

Directividad de la antena D = intensidad de radiación máxima de una antena de prueba / intensidad de radiación media de la antena de prueba.

D = Ф (θ, Ф) máx / Фavg
D = Ф (θ, Ф) máx / (Wr / 4 π)
D = 4 π Ф (θ, Ф) máx / Wr

Por tanto, D = 4 π (máxima intensidad de radiación) / potencia de radiación total.

Eficiencia de la antena

Este es el parámetro importante de una antena. La eficiencia de una antena se define como la relación entre la potencia radiada en todas las direcciones y la potencia total de entrada suministrada a sus terminales. Debido a la pérdida de resistencia en la antena, la entrada total aplicada no se irradia en su dirección objetivo. La eficiencia de la antena se indica con ' la '. La eficiencia de la antena también se puede conocer en porcentajes cuando se multiplica por 100. Por lo general, el factor de eficiencia de la antena se encuentra entre 0 y 1.

Eficiencia de la antena la = Potencia radiada por una antena / entrada total

la = Pr / (Pr + Pi) [Pr = potencia radiada Pi = pérdidas óhmicas en la antena]

Medición de ganancia de antena

Ganancia mayoritariamente calculada en la figura del mérito. Aquí, la ganancia se denota por G o ganancia de potencia Gp. Por ganancia, podemos calcular el patrón de radiación de la antena. “La ganancia de la antena se define como la relación entre el máximo de la intensidad de radiación de una antena en una determinada dirección y el máximo. la intensidad de radiación de una antena isotrópica ”cuando se aplica la misma cantidad de energía a ambas antenas.

patrón de ganancia

patrón de ganancia

“Cuando la directividad se convierte a decibeles podemos definirla como ganancia de antena”.

Ganancia G = Intensidad de radiación máxima de la antena en cuestión (Фs) / Intensidad de radiación máxima de la antena isotrópica (Фi)

La ganancia de una antena G = Eficiencia de la antena * Directividad de la antena D

Unidades de ganancia: dB (decibelios), dBi (decibeles en relación con una antena isotrópica), dBd (decibeles en relación con la antena dipolo)

El valor de ganancia indica cuánto tuvo éxito su antena al convertir la potencia de entrada en ondas de radio en una dirección específica y cómo convierte las ondas de radio en forma eléctrica en el lado del receptor. A veces, la ganancia se analiza en función del ángulo. En este caso, se debe considerar el patrón de radiación.

Fórmula de ganancia de antena

Por el valor de la ganancia, podemos saber la cantidad de aumento de señal proporcionado a la entrada por la antena.

Ayuda en la etapa del receptor, cuánta potencia se requiere para reproducir la misma señal transmitida desde el canal.

Ganancia de una antena objeto o antena de prueba Gt = Gi + 10log10 (Pt / Pi)

Dónde

Gt = ganancia de la antena probada
Gi = ganancia de una antena isotrópica
Pt = Potencia radiada por la antena de prueba
Pi = Potencia radiada por la antena isotrópica

Conversión de ganancia de antena

La ganancia de la antena se expresa en decibelios (dB) porque si la ganancia se expresa en unidades regulares como en términos de vatios en estos casos al calcular la potencia recibida, el resultado sería muy pequeño, es decir, a veces también se dará en forma exponencial. Es difícil considerar cada vez este tipo de valores, por lo que la ganancia se puede expresar en términos de decibelios (dB). 5 dB significa 5 veces la energía relativa a una antena isotrópica en su dirección de pico de radiación.

Las unidades lineales se convierten en decibelios siguiendo esta ecuación.

Pdb = 10 log10p

Otra unidad de ganancia de antena es dBm. Significa decibelios en relación con un milivatio.

1W = 1000mw = 0dB = 30dBm

dBi es otra unidad para la ganancia de una antena y su decibel de ganancia en relación con una antena isotrópica. dBi significa el doble de potencia en relación con una antena isotrópica en su dirección de pico de radiación.

Por lo tanto, la ganancia se puede expresar en unidades de decibelios o decibeles milivatios o decibelios de antena isotrópica. La mayoría de las veces se expresa solo en decibelios (dB).

¿Cómo aumentar la ganancia de la antena?

La ganancia de una antena muestra su capacidad para irradiar las señales al canal en cualquier dirección. Si la ganancia es mayor, dicha antena puede transmitir más potencia al receptor en una dirección particular y atenúa todas las demás señales de otras direcciones. Si la antena irradia las señales por igual en todas las direcciones significa que puede ser posible solo con una antena esférica, como se llama antena isótropa y estas no existen en tiempos reales.

Si la ganancia es mayor siempre es una ventaja para el circuito pero solo depende de la necesidad. Los siguientes métodos son útiles para aumentar la ganancia de una antena.

Son

  • El área efectiva de la antena.
  • Reflectores parabólicos
  • Matrices de elementos
  • Matrices de reflectores
  • Eficiencia de la antena
  • Directividad.

los antena es más útil en el campo de la comunicación para irradiar y recibir las ondas de radio a través de una forma eléctrica en el canal. Hay diferentes tipos de antenas. Tipos de antena tienen una estructura diferente con cada uno de ellos. Según la necesidad, se han utilizado y si la ganancia de la antena puede ser baja o alta, es decir, depende únicamente de la necesidad. Si la ganancia es mayor, entonces es capaz de irradiar las señales en una dirección particular al espacio. Si la ganancia es baja, entonces su cobertura es de rango más amplio. Si observa los sistemas de comunicación diarios, podemos obtener más información sobre la importancia de la antena y el valor de ganancia de la antena.