の効率はアンテナアンテナが入力電気エネルギーを放射エネルギーに変換する能力を指します。無線通信において、アンテナ効率は信号伝送品質と消費電力に重要な影響を与えます。
アンテナの効率は次の式で表されます。
効率 = (放射電力 / 入力電力) * 100%
このうち、放射電力はアンテナから放射される電磁エネルギーであり、入力電力はアンテナに入力される電気エネルギーです。
アンテナの効率は、アンテナの設計、材質、サイズ、動作周波数など、多くの要因によって左右されます。一般的に、アンテナの効率が高いほど、入力電気エネルギーを放射エネルギーに変換する効率が高くなり、信号伝送の品質が向上し、消費電力が削減されます。
したがって、特に長距離伝送が必要なアプリケーションや電力消費に関して厳しい要件があるアプリケーションでは、アンテナの設計と選択において効率が重要な考慮事項となります。
1. アンテナ効率
図1
アンテナ効率の概念は、図 1 を使用して定義できます。
アンテナ全体の効率e0は、入力部およびアンテナ構造内部におけるアンテナ損失を計算するために使用されます。図1(b)を参照すると、これらの損失は次のような原因が考えられます。
1. 伝送線路とアンテナの不整合による反射。
2. 導体と誘電体の損失。
アンテナ全体の効率は次の式から得られます。
つまり、総合効率 = 不整合効率、導体効率、誘電体効率の積です。
導体効率と誘電体効率を計算するのは通常非常に困難ですが、実験によって決定することができます。しかし、実験では2つの損失を区別できないため、上記の式は次のように書き直すことができます。
ecd はアンテナの放射効率、Γ は反射係数です。
2. 利益と実現利益
アンテナの性能を表すもう一つの有用な指標は利得です。アンテナの利得は指向性と密接に関連していますが、利得はアンテナの効率と指向性の両方を考慮したパラメータです。指向性はアンテナの指向特性のみを表すパラメータであるため、放射パターンによってのみ決定されます。
特定の方向におけるアンテナの利得は、「その方向の放射強度と全入力電力の比の4π倍」と定義されます。方向が指定されていない場合は、通常、最大放射方向の利得が用いられます。したがって、一般的には以下の式が成り立ちます。
一般的には相対利得を指し、「特定の方向における電力利得と、基準アンテナの基準方向における電力の比」と定義されます。このアンテナへの入力電力は等しくなければなりません。基準アンテナは、バイブレータ、ホーン、その他のアンテナが使用できます。ほとんどの場合、無指向性の点音源が基準アンテナとして使用されます。したがって、
総放射電力と総入力電力の関係は次のとおりです。
IEEE規格によれば、「利得にはインピーダンス不整合（反射損失）および偏波不整合（損失）による損失は含まれません」。利得には2つの概念があり、1つは利得（G）と呼ばれ、もう1つは反射/不整合損失を考慮した達成可能利得（Gre）と呼ばれます。
ゲインと指向性の関係は次のとおりです。
アンテナが伝送線路に完全に整合している場合、つまりアンテナの入力インピーダンス Zin が伝送線路の特性インピーダンス Zc に等しい場合 (|Γ| = 0)、利得と達成可能な利得は等しくなります (Gre = G)。
アンテナの詳細については、以下をご覧ください。
投稿日時: 2024年6月14日
