Një parametër i dobishëm për llogaritjen e fuqisë marrëse të një antene ështëzonë efektiveoseaperturë efektive. Supozoni se një valë e rrafshët me të njëjtin polarizim si antena marrëse bie në antenë. Më tej supozoni se vala po udhëton drejt antenës në drejtimin e antenës të rrezatimit maksimal (drejtimi nga i cili do të merrej më shumë fuqi).

Pastajaperturë efektiveParametri përshkruan se sa fuqi është kapur nga një valë e caktuar plani. Leptë jetë dendësia e fuqisë së valës së rrafshët (në W/m^2). NëseP_tpërfaqëson fuqinë (në Watts) në terminalet e antenave të disponueshme për marrësin e antenës, më pas:

Prandaj, zona efektive thjesht përfaqëson sa fuqi kapet nga vala e aeroplanit dhe jepet nga antena. Kjo zonë ndikon në humbjet e brendshme të antenës (humbjet ohmike, humbjet dielektrike, etj.).

Një lidhje e përgjithshme për hapjen efektive për sa i përket fitimit të pikut të antenës (G) të çdo antene jepet nga:

Hapja efektive ose zona efektive mund të matet në antenat aktuale duke krahasuar me një antenë të njohur me një hapje të caktuar efektive, ose duke llogaritur duke përdorur fitimin e matur dhe ekuacionin e mësipërm.

Hapja efektive do të jetë një koncept i dobishëm për llogaritjen e fuqisë së marrë nga një valë e rrafshët. Për ta parë këtë në veprim, shkoni te seksioni tjetër në formulën e transmetimit Friis.

Ekuacioni i Transmisionit Friis

Në këtë faqe, ne prezantojmë një nga ekuacionet më themelore në teorinë e antenave, tëEkuacioni i Transmisionit Friis. Ekuacioni i Transmetimit Friis përdoret për të llogaritur fuqinë e marrë nga një antenë (me fitimG1), kur transmetohet nga një antenë tjetër (me fitimG2), të ndara nga një distancëR, dhe funksionon me frekuencëfose gjatësi vale lambda. Kjo faqe ia vlen të lexohet disa herë dhe duhet kuptuar plotësisht.

Derivimi i Formulës së Transmetimit Friis

Për të filluar nxjerrjen e ekuacionit Friis, merrni parasysh dy antena në hapësirë të lirë (pa pengesa afër) të ndara nga një distancëR:

Supozoni se ()Watt e fuqisë totale i dërgohen antenës transmetuese. Për momentin, supozoni se antena e transmetimit është e gjithanshme, pa humbje dhe se antena marrëse është në fushën e largët të antenës së transmetimit. Pastaj dendësia e fuqisëp(në Watts për metër katror) të valës së aeroplanit që bie në një distancë në antenën marrëseRnga antena transmetuese jepet nga:

Figura 1. Antenat e transmetimit (Tx) dhe të pranimit (Rx) të ndara ngaR.

Nëse antena transmetuese ka një fitim antene në drejtim të antenës marrëse të dhënë nga ( ) , atëherë ekuacioni i densitetit të fuqisë më lart bëhet:

Termi i fitimit ndikon në drejtimin dhe humbjet e një antene reale. Supozoni tani se antena marrëse ka një hapje efektive të dhënë nga(). Atëherë fuqia e marrë nga kjo antenë ( ) jepet nga:

Meqenëse hapja efektive për çdo antenë mund të shprehet gjithashtu si:

Fuqia e marrë që rezulton mund të shkruhet si:

Ekuacioni 1

Kjo njihet si Formula e Transmisionit Friis. Ai lidh humbjen e rrugës së hapësirës së lirë, fitimet e antenës dhe gjatësinë e valës me fuqitë e marra dhe të transmetimit. Ky është një nga ekuacionet themelore në teorinë e antenës dhe duhet mbajtur mend (si dhe derivimi i mësipërm).

Një formë tjetër e dobishme e ekuacionit të transmisionit Friis është dhënë në ekuacionin [2]. Meqenëse gjatësia e valës dhe frekuenca f janë të lidhura me shpejtësinë e dritës c (shiko faqen e hyrjes në frekuencë), ne kemi Formulën e Transmetimit Friis për sa i përket frekuencës:

Ekuacioni 2

Ekuacioni [2] tregon se më shumë energji humbet në frekuenca më të larta. Ky është një rezultat themelor i Ekuacionit të Transmisionit Friis. Kjo do të thotë që për antenat me fitime të specifikuara, transferimi i energjisë do të jetë më i lartë në frekuenca më të ulëta. Dallimi midis fuqisë së marrë dhe fuqisë së transmetuar njihet si humbja e rrugës. E thënë ndryshe, Ekuacioni i Transmisionit Friis thotë se humbja e rrugës është më e lartë për frekuencat më të larta. Rëndësia e këtij rezultati nga Formula e Transmisionit Friis nuk mund të mbivlerësohet. Kjo është arsyeja pse telefonat celularë në përgjithësi funksionojnë me më pak se 2 GHz. Mund të ketë më shumë spektër të frekuencave të disponueshme në frekuenca më të larta, por humbja e rrugës shoqëruese nuk do të mundësojë marrjen cilësore. Si pasojë e mëtejshme e Ekuacionit të Transmisionit Friss, supozoni se ju pyeten për antenat 60 GHz. Duke vënë në dukje se kjo frekuencë është shumë e lartë, mund të deklaroni se humbja e rrugës do të jetë shumë e lartë për komunikim me rreze të gjatë - dhe keni absolutisht të drejtë. Në frekuenca shumë të larta (60 GHz nganjëherë referohet si rajoni mm (valë milimetrike)), humbja e rrugës është shumë e lartë, kështu që vetëm komunikimi pikë-për-pikë është i mundur. Kjo ndodh kur marrësi dhe transmetuesi janë në të njëjtën dhomë dhe përballë njëri-tjetrit. Si një përfundim i mëtejshëm i Formulës së Transmisionit Friis, a mendoni se operatorët e telefonisë celulare janë të lumtur për brezin e ri LTE (4G), që funksionon në 700 MHz? Përgjigja është po: kjo është një frekuencë më e ulët sesa antenat që funksionojnë tradicionalisht, por nga ekuacioni [2], vërejmë se humbja e rrugës do të jetë gjithashtu më e ulët. Prandaj, ata mund të "mbulojnë më shumë terren" me këtë spektër frekuencash, dhe një ekzekutiv i Verizon Wireless së fundmi e quajti këtë "spektër të cilësisë së lartë", pikërisht për këtë arsye. Shënim anësor: Nga ana tjetër, prodhuesit e telefonave celularë do të duhet të vendosin një antenë me një gjatësi vale më të madhe në një pajisje kompakte (frekuencë më e ulët = gjatësi vale më e madhe), kështu që puna e projektuesit të antenës u bë pak më e ndërlikuar!

Së fundi, nëse antenat nuk përputhen me polarizimin, fuqia e marrë më sipër mund të shumëzohet me faktorin e humbjes së polarizimit (PLF) për të llogaritur siç duhet këtë mospërputhje. Ekuacioni [2] më sipër mund të ndryshohet për të prodhuar një Formulë të përgjithësuar të Transmetimit Friis, e cila përfshin mospërputhjen e polarizimit: