ანტენის მიღების სიმძლავრის გამოსათვლელად სასარგებლო პარამეტრიაეფექტური ფართობიანეფექტური დიაფრაგმავივარაუდოთ, რომ ანტენას ეცემა მიმღები ანტენის პოლარიზაციის მქონე სიბრტყოვანი ტალღა. ასევე ვივარაუდოთ, რომ ტალღა ანტენისკენ მოძრაობს ანტენის მაქსიმალური გამოსხივების მიმართულებით (მიმართულება, საიდანაც მიიღება ყველაზე მეტი სიმძლავრე).
შემდეგეფექტური დიაფრაგმაპარამეტრი აღწერს, თუ რამდენი ენერგია მიიღება მოცემული სიბრტყოვანი ტალღიდან. დავუშვათpიყოს სიბრტყის ტალღის სიმძლავრის სიმკვრივე (W/m^2-ში). თუP_tწარმოადგენს ანტენის მიმღებისთვის ხელმისაწვდომ სიმძლავრეს (ვატებში), შემდეგ:
ამგვარად, ეფექტური ფართობი უბრალოდ წარმოადგენს, თუ რამდენ სიმძლავრეს იღებს ანტენა სიბრტყის ტალღიდან და გადასცემს. ეს ფართობი ითვალისწინებს ანტენისთვის დამახასიათებელ დანაკარგებს (ომური დანაკარგები, დიელექტრიკული დანაკარგები და ა.შ.).
ნებისმიერი ანტენის პიკური ანტენის გაძლიერების (G) თვალსაზრისით ეფექტური აპერტურის ზოგადი დამოკიდებულება მოცემულია შემდეგნაირად:
ეფექტური აპერტურა ან ეფექტური ფართობი შეიძლება გაიზომოს რეალურ ანტენებზე მოცემული ეფექტური აპერტურით ცნობილ ანტენასთან შედარებით, ან გაზომილი მოგებისა და ზემოთ მოცემული განტოლების გამოყენებით გამოთვლით.
ეფექტური დიაფრაგმა სასარგებლო კონცეფცია იქნება ბრტყელი ტალღიდან მიღებული სიმძლავრის გამოსათვლელად. ამის პრაქტიკაში სანახავად გადადით შემდეგ განყოფილებაში ფრისის გადაცემის ფორმულის შესახებ.
ფრისის გადაცემის განტოლება
ამ გვერდზე წარმოგიდგენთ ანტენის თეორიაში ერთ-ერთ ყველაზე ფუნდამენტურ განტოლებას,ფრისის გადაცემის განტოლებაფრისის გადაცემის განტოლება გამოიყენება ერთი ანტენიდან მიღებული სიმძლავრის გამოსათვლელად (გაძლიერებითG1), როდესაც გადაიცემა სხვა ანტენიდან (გაძლიერებითG2), ერთმანეთისგან მანძილით დაშორებულებიRდა მუშაობს სიხშირითfან ტალღის სიგრძე ლამბდა. ეს გვერდი რამდენჯერმე წასაკითხად ღირს და სრულად უნდა იქნას გაგებული.
ფრისის გადაცემის ფორმულის წარმოშობა
ფრისის განტოლების გამოტანის დასაწყებად განვიხილოთ თავისუფალ სივრცეში (ახლომახლო დაბრკოლებები არ არის) განლაგებული ორი ანტენა, რომლებიც ერთმანეთისგან გარკვეული მანძილით არიან დაშორებულნი:R:
ვივარაუდოთ, რომ გადამცემ ანტენას მიეწოდება სრული სიმძლავრის () ვატი. ამ ეტაპზე ვივარაუდოთ, რომ გადამცემი ანტენა არის ყველა მიმართულებითი, დანაკარგების გარეშე და მიმღები ანტენა გადამცემი ანტენის შორეულ ველშია. მაშინ სიმძლავრის სიმკვრივეp(ვატებში კვადრატულ მეტრზე) მიმღებ ანტენაზე დაცემული სიბრტყის ტალღის მანძილზეRგადამცემი ანტენიდან მიღებული მნიშვნელობა მოცემულია შემდეგნაირად:
სურათი 1. გადამცემი (Tx) და მიმღები (Rx) ანტენები, რომლებიც ერთმანეთისგან გამოყოფილიაR.
თუ გადამცემ ანტენას აქვს ანტენის გაძლიერება მიმღები ანტენის მიმართულებით, რომელიც მოცემულია ()-ით, მაშინ ზემოთ მოცემული სიმძლავრის სიმკვრივის განტოლება იქნება:
გაძლიერების ტერმინი გავლენას ახდენს რეალური ანტენის მიმართულებასა და დანაკარგებზე. ახლა ვივარაუდოთ, რომ მიმღებ ანტენას აქვს ეფექტური აპერტურა, რომელიც მოცემულია შემდეგნაირად:()შემდეგ ამ ანტენის ( ) მიერ მიღებული სიმძლავრე მოცემულია შემდეგნაირად:
რადგან ნებისმიერი ანტენის ეფექტური დიაფრაგმა ასევე შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად:
შედეგად მიღებული სიმძლავრე შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
განტოლება 1
ეს ცნობილია, როგორც ფრისის გადაცემის ფორმულა. ის თავისუფალი სივრცის ტრაექტორიის დანაკარგს, ანტენის მოგებას და ტალღის სიგრძეს აკავშირებს მიღებულ და გადამცემ სიმძლავრეებთან. ეს ანტენის თეორიაში ერთ-ერთი ფუნდამენტური განტოლებაა და ის უნდა გვახსოვდეს (ისევე როგორც ზემოთ მოცემული გამოყვანა).
ფრისის გადაცემის განტოლების კიდევ ერთი სასარგებლო ფორმა მოცემულია განტოლებაში [2]. რადგან ტალღის სიგრძე და სიხშირე f დაკავშირებულია სინათლის სიჩქარით c (იხილეთ სიხშირის შესავალი გვერდი), ჩვენ გვაქვს ფრისის გადაცემის ფორმულა სიხშირის მიხედვით:
განტოლება 2
განტოლება [2] აჩვენებს, რომ უფრო მაღალი სიხშირეების დროს მეტი სიმძლავრე იკარგება. ეს ფრისის გადაცემის განტოლების ფუნდამენტური შედეგია. ეს ნიშნავს, რომ განსაზღვრული მოგების მქონე ანტენებისთვის, ენერგიის გადაცემა ყველაზე მაღალი იქნება დაბალ სიხშირეებზე. მიღებულ და გადაცემულ სიმძლავრეს შორის სხვაობა ცნობილია, როგორც გზის დანაკარგი. სხვაგვარად რომ ვთქვათ, ფრისის გადაცემის განტოლება ამბობს, რომ გზის დანაკარგი უფრო მაღალია მაღალი სიხშირეების დროს. ფრისის გადაცემის ფორმულიდან ამ შედეგის მნიშვნელობა არ შეიძლება გადაჭარბებულად შეფასდეს. სწორედ ამიტომ, მობილური ტელეფონები, როგორც წესი, მუშაობენ 2 გჰც-ზე ნაკლებ სიხშირეზე. მაღალ სიხშირეებზე შეიძლება იყოს უფრო დიდი სიხშირის სპექტრი, მაგრამ მასთან დაკავშირებული გზის დანაკარგი არ უზრუნველყოფს ხარისხიან მიღებას. ფრისის გადაცემის განტოლების შემდგომი შედეგის სახით, დავუშვათ, რომ გკითხავენ 60 გჰც ანტენების შესახებ. იმის გათვალისწინებით, რომ ეს სიხშირე ძალიან მაღალია, შეგიძლიათ თქვათ, რომ გზის დანაკარგი ძალიან მაღალი იქნება შორ მანძილზე კომუნიკაციისთვის - და აბსოლუტურად მართალი ხართ. ძალიან მაღალ სიხშირეებზე (60 გჰც ზოგჯერ მმ-იან (მილიმეტრიან ტალღურ) რეგიონს უწოდებენ), გზის დანაკარგი ძალიან მაღალია, ამიტომ შესაძლებელია მხოლოდ წერტილიდან წერტილამდე კომუნიკაცია. ეს მაშინ ხდება, როდესაც მიმღები და გადამცემი ერთ ოთახში არიან და ერთმანეთის პირისპირ არიან. Friis Transmission Formula-ს შემდგომი დასკვნა: თქვენი აზრით, მობილური ტელეფონის ოპერატორები კმაყოფილები არიან ახალი LTE (4G) დიაპაზონით, რომელიც 700 MHz-ზე მუშაობს? პასუხია დიახ: ეს უფრო დაბალი სიხშირეა, ვიდრე ანტენები ტრადიციულად მუშაობენ, მაგრამ [2] განტოლებიდან ვხედავთ, რომ გზის დანაკარგიც უფრო დაბალი იქნება. შესაბამისად, მათ შეუძლიათ „უფრო მეტი ფართობის დაფარვა“ ამ სიხშირული სპექტრით და Verizon Wireless-ის აღმასრულებელმა დირექტორმა ცოტა ხნის წინ ეს „მაღალი ხარისხის სპექტრი“ უწოდა, სწორედ ამ მიზეზით. შენიშვნა: მეორეს მხრივ, მობილური ტელეფონების მწარმოებლებს მოუწევთ კომპაქტურ მოწყობილობაში უფრო დიდი ტალღის სიგრძის ანტენის მორგება (დაბალი სიხშირე = უფრო დიდი ტალღის სიგრძე), ამიტომ ანტენის დიზაინერის სამუშაო ცოტა უფრო გართულდა!
და ბოლოს, თუ ანტენები პოლარიზაციის შესაბამისობაში არ არიან, ზემოთ მოცემული მიღებული სიმძლავრე შეიძლება გამრავლდეს პოლარიზაციის დანაკარგის კოეფიციენტზე (PLF), რათა სწორად იქნას გათვალისწინებული ეს შეუსაბამობა. ზემოთ მოცემული განტოლება [2] შეიძლება შეიცვალოს ფრისის გადაცემის განზოგადებული ფორმულის მისაღებად, რომელიც მოიცავს პოლარიზაციის შეუსაბამობას:
განტოლება 3
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 8 იანვარი

