쌍극자의 유효 면적
On 1월 31, 2021 by admin쌍극자의 유효 면적은 $ \ lambda ^ {2} / 4 * \ pi $입니다. 1GHz em 파를 고려하십시오. 길이가 15cm 인 반 파장과 1cm의 안테나 두 개를 고려하십시오. 둘 다 동일한 유효 영역을 가지고 있습니다. 영역이 쌍극자의 길이에 의존하지 않기 때문에 이것은 매우 직관적이지 않습니다. 이 비 직관적 인 공식을 설명하는 것은 무엇입니까? 특히 수신이 우려 될 때 안테나 길이에 대해 신경 써야하는 이유는 무엇입니까?
댓글
- 이 질문의 물리학 적 측면에 대해 질문 할 수도 있습니다. 물리 SE 도 질문이 동일하지 않습니다. $ (\ pi / 4) \ lambda ^ 2 $의 출처를 표시해야합니다. 유효 영역은 느슨하게 흡수 단면 으로 생각할 수 있으며 입사 광자의 흡수 확률을 표현하는 또 다른 방법입니다. 따라서 거기에 대한 답과 여기에 대한 답은 보완 적이지만 중복되지는 않습니다.
- 흡수 단면은 안테나 이론의 유효 구경과는 상당히 다른 확률 측정 항목입니다. 효과적인 조리개 공식의 기원은 단순히 등방성 복사의 구형 구조입니다.
답변
선호하는 용어 효과적인 조리개입니다. 유효 조리개는 다음과 같이 정의됩니다.
$$ A_e = \ frac {\ lambda ^ 2} {4 \ pi} G \ tag 1 $$
여기서 $ \ lambda $는 작동 파장과 G는 안테나의 선형 이득입니다.
그러므로 방정식 1에서 안테나의 이득을 포함해야한다는 것을 알 수 있습니다. 이것은 공식에 반영되지 않았습니다. 안테나의 이득은 다음과 같이 정의됩니다.
$$ Gain = Efficiency * 지향성 \ tag 2 $$
1/2 파장 쌍극자는 1.65의 지향성을 갖습니다. 쌍극자를 줄이면 방향성이 감소하지만 아무리 짧아도 최종 값 1.5에 빠르게 도달합니다.
A e sub에 궁극적 인 영향을주는 것은 무엇입니까? > 작은 쌍극자의 경우 효율성입니다. 효율성은 다음과 같이 정의됩니다.
$$ Efficiency = \ frac {R_r} {R_r + R_l} \ tag 3 $$
여기서 R r 은 복사 저항이고 R l 은 저항 손실입니다.
쌍극자 크기가 1/2 $ \에 비해 작아짐에 따라 λ $ 쌍극자에서 방사 저항은 분수 파장의 제곱의 함수로 급격히 떨어집니다. 건축 자재 및 방법과 같이 R l 은 분수 파장에 비례해서 만 떨어집니다. 따라서 효율은 이것은 안테나의 이득을 감소시키기 때문에 안테나의 A e 도 감소합니다.
주어진 파장에 대해 A e 안테나의 는 이득에 정비례합니다. 그러나 A e 는 평면파가 교차 할 때 안테나의 수집 조리개를 시각화하는 데 도움이되는 구성을 제공합니다. 조리개가 클수록 안테나의 피드 포인트에서 사용할 수있는 총 수신 신호 전력이 커집니다. 수신기 입력 단자에서 신호 강도를 결정하는 것은이 전력입니다.
답변
유효 영역
유효 조리개 라고도하는 em>은 안테나 피드 포인트에서 관찰 된 전력을 안테나가 노출 된 조도 로 나눈 값입니다. .
조도는 면적당 전력으로 표현됩니다 (예 : “평방 미터당 1 마이크로 와트”). 유효 조리개는 영역입니다. 예를 들어 조도가 1μW / m 2 이고 안테나 피드 포인트에서 2μW를 관찰하면 안테나의 유효 구경은 2 평방 미터 여야합니다.
이것은 단순히 다른 방법입니다. 게인 ($ G $)과 유효 조리개 $ (A_e $)는 다음과 관련됩니다.
$$ G = {4 \ pi A_e \ over \ lambda ^ 2} $$
따라서 1/4 파장 쌍극자와 훨씬 더 작은 쌍극자가 동일한 유효 조리개를 갖는다 고하면 동일한 이득이 있다는 것입니다.
또한 다음과 같은 이득이 있다고 말하는 것입니다.
$$ G = {4 \ pi (\ lambda ^ 2 / 4 \ cdot \ pi) \ over \ lambda ^ 2} $$
단순화
$$ G = \ pi ^ 2 \ approx 9.87 $$
정확하지 않습니다. 무손실, 극소 쌍극자의 이득은 1.5이고 반파 쌍극의 이득은 1.64입니다.
그 외에도 반파와 짧은 쌍극자의 이득이 거의 동일한 이유를 묻는 것은 유효한 질문입니다. 짧은 쌍극자가 물리적으로 훨씬 더 작을수록 효과가 더 작은 것 같습니다. 조리개 및 따라서 더 작은 GA 에. 그럼에도 불구하고 쌍극자가 아무리 작아도 이득은 1.5 이하로 떨어지지 않습니다.
이 이상적인 이론적 극한 쌍극자는 무손실이므로 결국 모든 에너지가 방출되기 때문입니다. 따라서 안테나의 지향성을 줄이는 것 외에는 게인을 줄일 수있는 방법이 없습니다. 지오메트리가 쌍극자의 정의에 맞는 한 불가능합니다.
실제로는 쌍극자는 짧아지고 임피던스는 더 반응성이 높아집니다.안테나로 또는 안테나에서 전력을 전송하려면 증가하는 피크 전류 및 전압을 처리해야하는 매칭 네트워크가 필요합니다. 이론적으로이 무효 전력은 안테나와 정합 네트워크 사이에서 손실없이 순환 할 수 있지만 실제 정합 네트워크는 무손실이 아닙니다. 따라서 실제로는 쌍극자가 길이가 0에 가까워짐에 따라 효율성 (따라서 이득 및 유효 구경)이 0에 가까워집니다.
상호성에 의해 수신 할 때도 마찬가지입니다. 이득은 크기에 관계없이 1.5 미만으로 감소하지 않습니다. 쌍극자. 1/4 파 쌍극자와 매우 작은 무손실 쌍극자를 비교하면 각각 거의 동일한 전력 (각각 1.64 대 1.5의 이득)을 받지만, 작은 쌍극자의 경우 엄청난 무효 전력으로 인해 전류와 전압이 매우 커집니다. .
설명
- 안테나 이득의 암시 적 조건은 일치하는 피드 포인트 임피던스입니다. 수신 관점에서 Ae를 생각할 때 안테나 임피던스가 R-jX이고 부하 임피던스가 R + jX이면 사용 가능한 최대 전력이 안테나에서 부하로 전달됩니다. 이상적인 경우 무손실이기 때문에 안테나에서 추가로 재 방사되지 않습니다. 내가 무엇을 놓치고 있습니까?
- @ GlennW9IQ 아무것도 없습니다. ' 무엇을 받고 있는지 ' 잘 모르겠습니다. 저는 ' 귀하의 답변에 동의하지 않습니다. ' 다른 접근 방식을 취할 것이라고 생각했습니다. 또한 제가 ' 질문의 첫 문장이 틀렸다고 지적했다고 생각했습니다.
- 제가 ' t 두 답변을 대조했지만 수신 관점에서 마지막 문단의 세 번째 문단의 논리를 파악하려고했습니다.
- @ GlennW9IQ 단어 변경 후 더 명확 해 졌나요?
- BTW-정말 좋아요 수신 전력 / 조도 정의.
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