Një parametër i dobishëm që llogarit fuqinë marrëse të një antene ështëzonë efektiveoseaperturë efektiveSupozoni se një valë planare me të njëjtin polarizim si antena marrëse bie mbi antenë. Gjithashtu, supozoni se vala po udhëton drejt antenës në drejtimin e rrezatimit maksimal të antenës (drejtimi nga i cili do të pranohej më shumë energji).

Pastajaperturë efektiveparametri përshkruan se sa energji kapet nga një valë planare e caktuar. Le tëptë jetë dendësia e fuqisë së valës planare (në W/m^2). NëseP_tpërfaqëson fuqinë (në vat) në terminalet e antenave të disponueshme për marrësin e antenës, atëherë:

Prandaj, zona efektive thjesht përfaqëson se sa energji kapet nga vala planare dhe shpërndahet nga antena. Kjo zonë merr parasysh humbjet e brendshme të antenës (humbjet omike, humbjet dielektrike, etj.).

Një relacion i përgjithshëm për aperturën efektive në terma të fitimit maksimal të antenës (G) të çdo antene jepet nga:

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

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

Ekuacioni i Transmisionit Friis

Në këtë faqe, ne prezantojmë një nga ekuacionet më themelore në teorinë e antenave,Ekuacioni i Transmetimit të FriisEkuacioni i Transmetimit Friis përdoret për të llogaritur fuqinë e marrë nga një antenë (me përforcimG1), kur transmetohet nga një antenë tjetër (me përforcimG2), të ndara nga një distancëR, dhe duke vepruar në frekuencënfose gjatësia e valës lambda. Kjo faqe ia vlen të lexohet disa herë dhe duhet të kuptohet plotësisht.

Derivimi i Formulës së Transmetimit Friis

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

Supozojmë se () Vat të fuqisë totale i dërgohen antenës transmetuese. Për momentin, supozojmë se antena transmetuese është omnidireksionale, pa humbje, dhe se antena marrëse është në fushën e largët të antenës transmetuese. Atëherë dendësia e fuqisëp(në vat për metër katror) të valës planare që bie mbi antenën marrëse në një distancëRnga antena transmetuese jepet nga:

Figura 1. Antenat transmetuese (Tx) dhe marrëse (Rx) të ndara ngaR.

Nëse antena transmetuese ka një fitim të antenës në drejtim të antenës marrëse të dhënë nga (), atëherë ekuacioni i dendësisë së fuqisë më sipër 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（）Pastaj fuqia e marrë nga kjo antenë ( ) jepet nga:

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

Fuqia e marrë që rezulton mund të shkruhet si:

Ekuacioni 1

Kjo njihet si Formula e Transmetimit Friis. Ajo lidh humbjen e shtegut në hapësirën e lirë, fitimet e antenës dhe gjatësinë e valës me fuqitë e marra dhe të transmetuara. Ky është një nga ekuacionet themelore në teorinë e antenës dhe duhet të mbahet mend (si dhe derivimi i mësipërm).

Një formë tjetër e dobishme e Ekuacionit të Transmetimit të Friisit është dhënë në Ekuacionin [2]. Meqenëse gjatësia e valës dhe frekuenca f lidhen me shpejtësinë e dritës c (shih hyrjen në faqen e frekuencës), kemi Formulën e Transmetimit të Friisit në terma të frekuencës:

Ekuacioni 2

Ekuacioni [2] tregon se humbet më shumë energji në frekuenca më të larta. Ky është një rezultat themelor i Ekuacionit të Transmetimit 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. Diferenca midis fuqisë së marrë dhe fuqisë së transmetuar njihet si humbje e rrugës. Thënë ndryshe, Ekuacioni i Transmetimit Friis thotë se humbja e rrugës është më e lartë për frekuencat më të larta. Rëndësia e këtij rezultati nga Formula e Transmetimit Friis nuk mund të mbivlerësohet. Kjo është arsyeja pse telefonat celularë në përgjithësi funksionojnë në më pak se 2 GHz. Mund të ketë më shumë spektër frekuencash në dispozicion në frekuenca më të larta, por humbja e rrugës së lidhur nuk do të mundësojë marrje cilësore. Si një pasojë e mëtejshme e Ekuacionit të Transmetimit Friis, supozojmë se ju pyeten për antenat 60 GHz. Duke vënë re se kjo frekuencë është shumë e lartë, mund të thoni se humbja e rrugës do të jetë shumë e lartë për komunikim në distancë të gjatë - dhe keni absolutisht të drejtë. Në frekuenca shumë të larta (60 GHz nganjëherë quhet rajoni mm (valë milimetrike)), humbja e rrugës është shumë e lartë, kështu që vetëm komunikimi pikë-në-pikë është i mundur. Kjo ndodh kur marrësi dhe transmetuesi janë në të njëjtën dhomë dhe përballë njëri-tjetrit. Si një pasojë e mëtejshme e Friis Transmission Formule, a mendoni se operatorët e telefonisë celulare janë të kënaqur me bandën e re LTE (4G), që vepron në 700MHz? Përgjigja është po: kjo është një frekuencë më e ulët se ajo në të cilën antenat funksionojnë tradicionalisht, por nga Ekuacioni [2], vërejmë se humbja e rrugës do të jetë gjithashtu më e ulët. Prandaj, ato mund të "mbulojnë më shumë terren" me këtë spektër frekuencash, dhe një drejtues i Verizon Wireless e quajti së fundmi këtë "spektër me cilësi të 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 fundmi, nëse antenat nuk përputhen me polarizimin, fuqia e marrë e mësipërme mund të shumëzohet me Faktorin e Humbjes së Polarizimit (PLF) për të marrë parasysh siç duhet këtë mospërputhje. Ekuacioni [2] i mësipërm mund të ndryshohet për të prodhuar një Formulë të Përgjithësuar të Transmetimit Friis, e cila përfshin mospërputhjen e polarizimit: