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. Antenni suunategur D {\displaystyle D} näitab, kui palju on elektrivälja tugevus E max {\displaystyle E_{\text{max}}} peasuunas (või samaväärne magnetvälja tugevus H max {\displaystyle H_{\text{max}}} ) antennis suurem kui isotroopkiirguris samadel tingimustel: D = E m a x 2 E i 2 = H m a x 2 H i 2 = S m a x S i , {\displaystyle 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 i {\displaystyle E_{\text{i}}} , H i {\displaystyle H_{\text{i}}} ja S i {\displaystyle 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 η {\displaystyle \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: η s = P s P s 0 , {\displaystyle \eta _{\mathrm {s} }={\frac {P_{\mathrm {s} }}{P_{\mathrm {s} 0}}},} kus P s {\displaystyle P_{\text{s}}} on kiirgusvõimsus antenni suunadiagrammi peasuuna sagaras ja P s0 {\displaystyle P_{\text{s0}}} on kogu juurde juhitav võimsus (kiirgusvõimsus pea-, taga- ja kõrvalsagarates kokku). Vastuvõtmisel: η v = P v 0 P v , {\displaystyle \eta _{\mathrm {v} }={\frac {P_{\mathrm {v} 0}}{P_{\mathrm {v} }}},} kus P v0 {\displaystyle P_{\text{v0}}} on tarbijale (vastuvõtuseadmele) antav võimsus ja P v {\displaystyle P_{\text{v}}} on elektromagnetilisest kiirgusväljast võetav elektriline võimsus; see määratakse antenni efektiivse pindala järgi, mis on võrdeline võimenduse ja elektromagnetvälja lainepikkuse ruuduga. Antenni võimendus G {\displaystyle G} arvutatakse suunateguri ja kasuteguri korrutisena: G = D ⋅ η , {\displaystyle G=D\cdot \eta ,} kus suunategur D ≥ 1 {\displaystyle D\geq 1} ; kasutegur η ≤ 1 {\displaystyle \eta \leq 1} (saateantennil η s {\displaystyle \eta _{\mathrm {s} }} ja vastuvõtuantennil η v {\displaystyle \eta _{\mathrm {v} }} ). Kasutegur jääb sageli vahemikku 0,6 … 0,8, seega määrab võimenduse eelkõige suunategur (võib ulatuda mitmekümneni): G ≈ G s ≈ G v ≈ D . {\displaystyle G\approx G_{\mathrm {s} }\approx G_{\mathrm {v} }\approx D.} Antenni võimendust väljendatakse harilikult detsibellides (dB), kusjuures võrdlussuuruseks on kas isotroopkiirguri või poollainedipooli kiirgusvõimsus: G ( d B ) = 10 ⋅ log 10 ⁡ ( P antenn P võrdlusantenn ) . {\displaystyle 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 ( d B i ) ≈ G ( d B d ) + 2 , 15 d B . {\displaystyle 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 = P antenn P võrdlusantenn . {\displaystyle G={\frac {P_{\text{antenn}}}{P_{\text{võrdlusantenn}}}}.} Efektiivne kiirgusvõimsus Ekvivalentne isotroopne kiirgusvõimsus