アンテナ効率これは、受信されたRF電力が放射電力にどれだけ効率的に変換されるかを示す指標です。導体損失、誘電損失、インピーダンス不整合は、アンテナが適切な指向性パターンを持っていても、使用可能な放射電力を減少させる可能性があるため、これは重要なアンテナパラメータです。
基本的な放射効率の公式は次のとおりです。
放射線効率、eラッド= Pラッド/ P承認済み
全体の効率には、アンテナ入力におけるインピーダンス不整合も含まれます。
総合効率、e0= (1 - |Γ|2) eラッド
Pはラッドは放射電力、P は放射電力です承認済みは受入電力、Γは入力反射係数です。このガイドでは、アンテナ効率の計算式、損失メカニズム、利得、指向性、実現利得、および一般的な測定方法について説明します。
アンテナ効率：定義と計算式
図1
アンテナ効率の概念は、図1を用いて定義することができる。
全アンテナ効率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、これらの損失は以下に起因する可能性があります。
1. 伝送線路とアンテナ間の不整合による反射。
2. 導体損失および誘電損失。
アンテナの総合効率は、以下の式から求められます。
つまり、総合効率は、ミスマッチ効率、導体効率、誘電体効率の積となる。
導体効率と誘電体効率を計算すること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。ただし、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換えることができます。
ecdはアンテナの放射効率、Γは反射係数である。
利益、方向性、および実現利益
指向性特定の方向における放射線パターンの集中度を表します。得指向性と放射効率を兼ね備えている。
G = eラッドD
ここで、Gは利得、Dは指向性、eはラッドは放射効率です。したがって、利得は導体損失と誘電体損失を考慮しますが、通常はインピーダンス不整合による損失は除外します。
一般的に、これは相対利得を指し、これは「特定の方向における電力利得と基準方向における基準アンテナの電力との比」として定義されます。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、振動子、ホーン、またはその他のアンテナです。ほとんどの場合、無指向性点源が基準アンテナとして使用されます。したがって、次のようになります。
総放射電力と総入力電力の関係は以下のとおりです。
実現利益入力ミスマッチの影響を含み、ゲインとの関係は次のようになります。
G気がついた= (1 - |Γ|2)G
アンテナのインピーダンス整合が良好な場合、実現利得はゲインに近づきます。インピーダンス不整合が大きい場合、放射パターンや放射効率が変化しない場合でも、実現利得は低くなります。
利得と指向性の関係は以下のとおりです。
アンテナが伝送線路に完全に整合している場合、|Γ| = 0 となり、実現利得はゲインと等しくなります。実際のシステムでは、測定値とシミュレーション値を比較する際に、ケーブル損失と校正基準面も考慮する必要があります。
アンテナ効率を低下させる主な要因
- 有限の導体導電率と表面粗さ
- 基板、レドーム、および支持材料における誘電損失
- 給電部におけるインピーダンス不整合
- 損失のある整合回路、コネクタ、および給電構造
- 金属、吸湿性物質、または人体の近くに設置すること
- 製造公差と周波数依存電流分布
アンテナ効率の測定方法
測定方法は、アンテナの種類、周波数範囲、および利用可能な試験設備によって異なります。一般的な手法としては、利得指向性比較、放射パターン積分、残響室測定、および電気的に小型のアンテナに適したウィーラーキャップ法などがあります。正確な校正、ケーブル損失補正、偏波調整、および明確に定義された基準面は、有意義な結果を得るために不可欠です。
アンテナ選択における効率と利得の利用
効率、利得、実現利得、帯域幅、偏波、ビーム幅、VSWRは総合的に評価する必要があります。指向性の高いアンテナであっても、損失やインピーダンス不整合が大きすぎると、実現利得が低くなることがあります。エンジニアは、動作帯域全体にわたって、また代表的な設置条件下で、これらの値を比較検討する必要があります。
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投稿日時：2024年6月14日
