Antenni võimendus

Antenni võimendus on antenni peasuunas kiiratava või vastuvõetava kiirgusvõimsuse tiheduse suhe sellesse võimsustihedusse, mida sama toitevõimsuse juures kiirgaks või võtaks vastu kaovaba võrdlusantenn samas ruuminurgas. Võrdlusantenniks on isotroopkiirgur (kiirgab või võtab vastu igas suunas ühtlaselt) või poollainedipool (suunadiagramm 8-kujuline).

Antenni võimendus on määratud suunateguri ja kasuteguriga.

Suundantenni tüüpiline suunadiagramm polaarkoordinaadistikus. Näidatud on peasuuna sagar (main lobe), tagasagar (back lobe) ja külgsagarad (side lobes)

Suunategur

Antenni suunategur $D$ näitab, kui palju on elektrivälja tugevus $E_{\text{max}}$ peasuunas (või samaväärne magnetvälja tugevus $H_{\text{max}}$) antennis suurem kui isotroopkiirguris samadel tingimustel:

$D={\frac {E_{\mathrm {max} }^{2}}{E_{\mathrm {i} }^{2}}}={\frac {H_{\mathrm {max} }^{2}}{H_{\mathrm {i} }^{2}}}={\frac {S_{\mathrm {max} }}{S_{\mathrm {i} }}},$

kus $E_{\text{i}}$, $H_{\text{i}}$ ja $S_{\text{i}}$ on vastavalt elektrivälja tugevus, magnetvälja tugevus ja kiirgusvõimsuse tihedus isotroopkiirguris.

Seega iseloomustab antenni võimendus seda, kuivõrd on antenn võimeline koondama antenni sisendvõimsust kitsaks vihuks (sagaraks) antenni peasuunas.

Antenni kasutegur

Antenni kasutegur $\eta$ iseloomustab antenni elementides tekkivaid elektrienergia kadusid, nt tingituna nende elektritakistusest.

Kuna voolujaotused on saate- ja vastuvõtuantennides erisugused (mis tuleneb sellest, et vastuvõtuantenni lähiväli erineb saateantenni lähiväljast), tuleb vahet teha saate- ja vastuvõtuantenni kasuteguritel:

• Saatmisel: $\eta _{\mathrm {s} }={\frac {P_{\mathrm {s} }}{P_{\mathrm {s} 0}}},$

kus $P_{\text{s}}$ on kiirgusvõimsus antenni suunadiagrammi peasuuna sagaras ja $P_{\text{s0}}$ on kogu juurde juhitav võimsus (kiirgusvõimsus pea-, taga- ja kõrvalsagarates kokku).

• Vastuvõtmisel: $\eta _{\mathrm {v} }={\frac {P_{\mathrm {v} 0}}{P_{\mathrm {v} }}},$

kus $P_{\text{v0}}$ on tarbijale (vastuvõtuseadmele) antav võimsus ja $P_{\text{v}}$ on elektromagnetilisest kiirgusväljast võetav elektriline võimsus; see määratakse antenni efektiivse pindala järgi, mis on võrdeline võimenduse ja elektromagnetvälja lainepikkuse ruuduga.

Võimenduse arvutus

Antenni võimendus $G$ arvutatakse suunateguri ja kasuteguri korrutisena:

$G=D\cdot \eta ,$

kus

suunategur $D\geq 1$;

kasutegur $\eta \leq 1$ (saateantennil $\eta _{\mathrm {s} }$ ja vastuvõtuantennil $\eta _{\mathrm {v} }$).

Kasutegur jääb sageli vahemikku 0,6 … 0,8, seega määrab võimenduse eelkõige suunategur (võib ulatuda mitmekümneni):

$G\approx G_{\mathrm {s} }\approx G_{\mathrm {v} }\approx D.$

Võimenduse ühik

Antenni võimendust väljendatakse harilikult detsibellides (dB), kusjuures võrdlussuuruseks on kas isotroopkiirguri või poollainedipooli kiirgusvõimsus:

$G\,(\mathrm {dB} )=10\cdot \log _{10}\left({\frac {P_{\text{antenn}}}{P_{\text{võrdlusantenn}}}}\right).$

Sõltuvalt sellest, kas võrdlusantenniks on isotroopkiirgur või poollainedipool, kasutatakse tähist dBi või dBd. Erinevus isotroopkiirguri ja poollainedipooli võimenduste vahel on 2,15 dB:

$G\,(\mathrm {dBi)} \approx G\,(\mathrm {dBd} )+2{,}15\mathrm {dB} .$

Eri tüüpi antennide võimendusi:

• isotroopkiirgur: 0 dBi, −2,15 dBd
• poollainedipool: kuni 2,15 dBi, 0 dBd
• silmusdipool: kuni 3,7 dBi
• Yagi antenn: enamasti 15 … 20 dBd (sõltub elementide arvust ja antenni pikkusest)
• logoperioodiline antenn: enamasti 6 … 10 dBd (sõltb elementide arvust ja antenni pikkusest)
• paraboolantenn: enamasti 20 dBi kuni 70 dBi (olenevalt [[lainepikkuse ja antenni geomeetriliste mõõtmete suhtest)

Kui antenni võimendust ei mõõdeta mitte detsibellides, vaid suhtühikutes, kasutatakse terminit antenni võimendustegur:

$G={\frac {P_{\text{antenn}}}{P_{\text{võrdlusantenn}}}}.$

Vaata ka

• Efektiivne kiirgusvõimsus
• Ekvivalentne isotroopne kiirgusvõimsus