كفاءةهوائييشير ذلك إلى قدرة الهوائي على تحويل الطاقة الكهربائية الداخلة إلى طاقة مشعة. في الاتصالات اللاسلكية، تؤثر كفاءة الهوائي بشكل كبير على جودة نقل الإشارة واستهلاك الطاقة.
يمكن التعبير عن كفاءة الهوائي بالصيغة التالية:
الكفاءة = (القدرة المشعة / القدرة المدخلة) × 100%
ومن بينها، الطاقة المشعة هي الطاقة الكهرومغناطيسية التي تشعها الهوائي، والطاقة المدخلة هي الطاقة الكهربائية المدخلة إلى الهوائي.
تتأثر كفاءة الهوائي بالعديد من العوامل، بما في ذلك تصميم الهوائي، والمادة المصنوع منها، وحجمه، وتردد تشغيله، وما إلى ذلك. وبشكل عام، كلما زادت كفاءة الهوائي، زادت فعاليته في تحويل الطاقة الكهربائية المدخلة إلى طاقة مشعة، مما يحسن جودة نقل الإشارة ويقلل من استهلاك الطاقة.
لذلك، تعتبر الكفاءة اعتبارًا مهمًا عند تصميم واختيار الهوائيات، خاصة في التطبيقات التي تتطلب إرسالًا لمسافات طويلة أو لديها متطلبات صارمة بشأن استهلاك الطاقة.
1. كفاءة الهوائي
الشكل 1
يمكن تعريف مفهوم كفاءة الهوائي باستخدام الشكل 1.
تُستخدم كفاءة الهوائي الكلية e0 لحساب خسائر الهوائي عند المدخل وداخل هيكل الهوائي. وبالرجوع إلى الشكل 1(ب)، قد تعود هذه الخسائر إلى:
1. الانعكاسات الناتجة عن عدم التوافق بين خط النقل والهوائي؛
2. خسائر الموصل والعازل.
يمكن الحصول على الكفاءة الكلية للهوائي من الصيغة التالية:
أي أن الكفاءة الكلية = حاصل ضرب كفاءة عدم التطابق، وكفاءة الموصل، وكفاءة العازل.
عادةً ما يكون حساب كفاءة الموصل وكفاءة العازل أمرًا بالغ الصعوبة، ولكن يمكن تحديدهما تجريبيًا. مع ذلك، لا تستطيع التجارب التمييز بين هذين النوعين من الفقد، لذا يمكن إعادة كتابة الصيغة أعلاه على النحو التالي:
يمثل ecd كفاءة الإشعاع للهوائي، وΓ هو معامل الانعكاس.
2. الربح والربح المحقق
يُعدّ الكسب مقياسًا مفيدًا آخر لوصف أداء الهوائي. ورغم أن كسب الهوائي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالتوجيهية، إلا أنه معيار يأخذ في الحسبان كلًا من كفاءة الهوائي وتوجيهيته. أما التوجيهية، فهي معيار يصف فقط الخصائص الاتجاهية للهوائي، لذا فهي تتحدد فقط بنمط الإشعاع.
يُعرَّف كسب الهوائي في اتجاه محدد بأنه "4π مضروبًا في نسبة شدة الإشعاع في ذلك الاتجاه إلى إجمالي القدرة المدخلة". وعندما لا يُحدد اتجاه، يُؤخذ الكسب في اتجاه أقصى إشعاع عادةً. لذلك، يكون هناك عمومًا:
بشكل عام، يشير هذا المصطلح إلى الكسب النسبي، والذي يُعرَّف بأنه "نسبة كسب القدرة في اتجاه محدد إلى قدرة هوائي مرجعي في نفس الاتجاه". يجب أن تكون قدرة الإدخال لهذا الهوائي متساوية. يمكن أن يكون الهوائي المرجعي مُهتزًا أو بوقًا أو أي نوع آخر من الهوائيات. في معظم الحالات، يُستخدم مصدر نقطي غير اتجاهي كهوائي مرجعي. لذلك:
العلاقة بين إجمالي الطاقة المشعة وإجمالي الطاقة المدخلة هي كما يلي:
وفقًا لمعيار IEEE، "لا يشمل الكسب الخسائر الناتجة عن عدم تطابق المعاوقة (فقدان الانعكاس) وعدم تطابق الاستقطاب (الفقدان)". هناك مفهومان للكسب، أحدهما يسمى الكسب (G) والآخر يسمى الكسب القابل للتحقيق (Gre)، والذي يأخذ في الاعتبار خسائر الانعكاس/عدم التطابق.
العلاقة بين الكسب والتوجيه هي:
إذا كان الهوائي متطابقًا تمامًا مع خط النقل، أي أن معاوقة إدخال الهوائي Zin تساوي المعاوقة المميزة Zc للخط (|Γ| = 0)، فإن الكسب والكسب القابل للتحقيق متساويان (Gre = G).
لمعرفة المزيد عن الهوائيات، يرجى زيارة:
تاريخ النشر: 14 يونيو 2024
