كفاءة انهوائييشير إلى قدرة الهوائي على تحويل الطاقة الكهربائية المدخلة إلى طاقة مشعة.في الاتصالات اللاسلكية، كفاءة الهوائي لها تأثير مهم على جودة نقل الإشارة واستهلاك الطاقة.
يمكن التعبير عن كفاءة الهوائي بالصيغة التالية:
الكفاءة = (الطاقة المشعة / الطاقة المدخلة) * 100%
من بينها، الطاقة المشعة هي الطاقة الكهرومغناطيسية التي يشعها الهوائي، وطاقة الإدخال هي مدخلات الطاقة الكهربائية إلى الهوائي.
تتأثر كفاءة الهوائي بعدة عوامل، بما في ذلك تصميم الهوائي والمواد والحجم وتردد التشغيل وما إلى ذلك. وبشكل عام، كلما زادت كفاءة الهوائي، زادت فعالية تحويل الطاقة الكهربائية المدخلة إلى طاقة مشعة، وبالتالي تحسين جودة نقل الإشارات وتقليل استهلاك الطاقة.
لذلك، تعد الكفاءة أحد الاعتبارات المهمة عند تصميم الهوائيات واختيارها، خاصة في التطبيقات التي تتطلب إرسالًا لمسافات طويلة أو لها متطلبات صارمة بشأن استهلاك الطاقة.
1. كفاءة الهوائي
شكل 1
يمكن تعريف مفهوم كفاءة الهوائي باستخدام الشكل 1.
وتُستخدم الكفاءة الإجمالية للهوائي e0 لحساب خسائر الهوائي عند المدخل وداخل بنية الهوائي.وبالرجوع إلى الشكل 1 (ب)، قد تكون هذه الخسائر ناجمة عن:
1. الانعكاسات الناتجة عن عدم التطابق بين خط النقل والهوائي؛
2. خسائر الموصل والعازل الكهربائي.
يمكن الحصول على الكفاءة الإجمالية للهوائي من الصيغة التالية:
أي أن الكفاءة الكلية = حاصل ضرب كفاءة عدم التطابق وكفاءة الموصل وكفاءة العزل الكهربائي.
عادةً ما يكون من الصعب جدًا حساب كفاءة الموصل وكفاءة العزل الكهربائي، ولكن يمكن تحديدهما عن طريق التجارب.ومع ذلك، لا يمكن للتجارب التمييز بين الخسارتين، لذلك يمكن إعادة كتابة الصيغة أعلاه على النحو التالي:
ecd هي كفاءة إشعاع الهوائي وΓ هو معامل الانعكاس.
2. المكاسب والمكاسب المحققة
مقياس آخر مفيد لوصف أداء الهوائي هو الكسب.على الرغم من أن كسب الهوائي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالاتجاهية، إلا أنه عبارة عن معلمة تأخذ في الاعتبار كلاً من كفاءة الهوائي واتجاهيته.الاتجاهية هي معلمة تصف فقط خصائص اتجاه الهوائي، لذلك يتم تحديدها فقط من خلال مخطط الإشعاع.
يتم تعريف كسب الهوائي في اتجاه محدد على أنه "4π أضعاف نسبة شدة الإشعاع في هذا الاتجاه إلى إجمالي طاقة الإدخال."عندما لا يتم تحديد أي اتجاه، يتم أخذ الكسب في اتجاه الإشعاع الأقصى بشكل عام.لذلك هناك بشكل عام:
بشكل عام، يشير إلى الكسب النسبي، والذي يتم تعريفه على أنه "نسبة كسب القدرة في اتجاه محدد إلى قدرة هوائي مرجعي في اتجاه مرجعي".يجب أن تكون طاقة الإدخال لهذا الهوائي متساوية.يمكن أن يكون الهوائي المرجعي هزازًا أو بوقًا أو أي هوائي آخر.في معظم الحالات، يتم استخدام مصدر نقطي غير اتجاهي كهوائي مرجعي.لذلك:
العلاقة بين إجمالي الطاقة المشعة وإجمالي طاقة الإدخال هي كما يلي:
وفقًا لمعيار IEEE، "لا يشمل الكسب الخسائر الناجمة عن عدم تطابق المعاوقة (خسارة الانعكاس) وعدم تطابق الاستقطاب (الخسارة)."هناك مفهومان للكسب، أحدهما يسمى الربح (G) والآخر يسمى الربح القابل للتحقيق (Gre)، والذي يأخذ في الاعتبار خسائر الانعكاس/عدم التطابق.
العلاقة بين الكسب والاتجاه هي:
إذا كان الهوائي متطابقًا تمامًا مع خط النقل، أي أن مقاومة دخل الهوائي Zin تساوي الممانعة المميزة Zc للخط (|Γ| = 0)، فإن الكسب والكسب القابل للتحقيق متساويان (Gre = G ).
لمعرفة المزيد عن الهوائيات، يرجى زيارة:
وقت النشر: 14 يونيو 2024
