A eficiência de uma antena está relacionada à potência fornecida a ela e à potência irradiada por ela. Uma antena altamente eficiente irradiará a maior parte da energia fornecida. Uma antena ineficiente absorve a maior parte da potência perdida dentro da antena. Uma antena ineficiente também pode ter muita energia refletida devido à incompatibilidade de impedância. Reduza a potência irradiada de uma antena ineficiente em comparação com uma antena mais eficiente.
[Observação: A impedância da antena será discutida em um capítulo posterior. A incompatibilidade de impedância é a potência refletida da antena porque a impedância tem um valor incorreto. Portanto, isso é chamado de incompatibilidade de impedância.]
O tipo de perda na antena é a perda por condução. As perdas por condução são devidas à condutividade finita da antena. Outro mecanismo de perda é a perda dielétrica. As perdas dielétricas na antena são devidas à condução no material dielétrico. Material isolante pode estar presente dentro ou ao redor da antena.
A razão entre a eficiência da antena e a potência irradiada pode ser escrita como a potência de entrada da antena. Esta é a equação [1]. Também conhecida como eficiência de radiação da antena.
[Equação 1]
Eficiência é uma razão. Essa razão é sempre uma quantidade entre 0 e 1. A eficiência é frequentemente expressa em pontos percentuais. Por exemplo, uma eficiência de 0,5 equivale a até 50%. A eficiência da antena também é frequentemente expressa em decibéis (dB). Uma eficiência de 0,1 equivale a 10%. Isso também equivale a -10 decibéis (-10 decibéis). Uma eficiência de 0,5 equivale a 50%. Isso também equivale a -3 decibéis (dB).
A primeira equação é às vezes chamada de eficiência de radiação da antena. Isso a distingue de outro termo comumente usado, chamado de eficácia total da antena. Eficiência Efetiva Total: a eficiência de radiação da antena multiplicada pela perda por incompatibilidade de impedância da antena. As perdas por incompatibilidade de impedância ocorrem quando a antena está fisicamente conectada à linha de transmissão ou ao receptor. Isso pode ser resumido na fórmula [2].
[Equação 2]
fórmula [2]
A perda por incompatibilidade de impedância é sempre um número entre 0 e 1. Portanto, a eficiência geral da antena é sempre menor que a eficiência de radiação. Para reiterar, se não houver perdas, a eficiência de radiação é igual à eficiência total da antena devido à incompatibilidade de impedância.
Melhorar a eficiência é um dos parâmetros mais importantes da antena. Pode ser muito próximo de 100% com uma antena parabólica, antena corneta ou dipolo de meio comprimento de onda sem qualquer material com perdas ao redor. Antenas de celular ou antenas de eletrônicos de consumo normalmente têm uma eficiência de 20% a 70%. Isso é equivalente a -7 dB -1,5 dB (-7, -1,5 dB). Muitas vezes devido à perda de componentes eletrônicos e materiais ao redor da antena. Estes tendem a absorver parte da potência irradiada. A energia é convertida em energia térmica e não há radiação. Isso reduz a eficiência da antena. Antenas de rádio de carro podem operar em frequências de rádio AM com uma eficiência de antena de 0,01. [Isso é 1% ou -20 dB.] Essa ineficiência ocorre porque a antena é menor que meio comprimento de onda na frequência operacional. Isso reduz muito a eficiência da antena. Os links sem fio são mantidos porque as torres de transmissão AM empregam potência de transmissão muito alta.
Perdas por incompatibilidade de impedância são discutidas nas seções Diagrama de Smith e Casamento de Impedância. O casamento de impedância pode melhorar significativamente a eficiência da antena.
Ganho da antena
O ganho de longo prazo da antena descreve quanta potência é transmitida na direção de pico da radiação, em relação a uma fonte isotrópica. O ganho da antena é mais comumente mencionado na folha de especificações de uma antena. O ganho da antena é importante porque leva em consideração as perdas reais que ocorrem.
Uma antena com ganho de 3 dB significa que a potência recebida da antena é 3 dB muito maior do que seria recebida de uma antena isotrópica sem perdas com a mesma potência de entrada. 3 dB é equivalente ao dobro da fonte de alimentação.
O ganho da antena é por vezes discutido como uma função de direção ou ângulo. No entanto, quando um único número especifica o ganho, esse número representa o ganho de pico para todas as direções. O "G" do ganho da antena pode ser comparado com a diretividade do "D" do tipo futurista.
[Equação 3]
O ganho de uma antena real, que pode ser tão alto quanto o de uma antena parabólica muito grande, é de 50 dB. A diretividade pode ser tão baixa quanto 1,76 dB, como em uma antena real (como uma antena dipolo curta). A direcionalidade nunca pode ser inferior a 0 dB. No entanto, o ganho de pico da antena pode ser arbitrariamente pequeno. Isso se deve a perdas ou ineficiências. Antenas eletricamente pequenas são antenas relativamente pequenas que operam no comprimento de onda da frequência em que operam. Antenas pequenas podem ser muito ineficientes. O ganho da antena costuma ser inferior a -10 dB, mesmo quando a incompatibilidade de impedância não é levada em consideração.
Horário da publicação: 16/11/2023
