Для повышения эффективности антенны разделяют отражённую, рассеянную в потерях и излучённую мощность. Более сильный сигнал после поворота не доказывает уменьшения внутренних потерь. Следующие пять направлений оценивают в составе устройства и при определённых плоскостях отсчёта.
Эффективность, усиление и согласование
Эффективность излучения ηrad — отношение излучённой мощности к принятой антенной. Для подходящего однопортового представления полная эффективность ηtot = (1−|Γ|²)ηrad, где Γ — коэффициент отражения.
Усиление связано с направленностью и эффективностью. Сосредоточение излучения в одном направлении может увеличить максимум без уменьшения диссипации. Сначала определите, какой показатель нужно улучшить.
1. Согласовать в окончательной сборке
Измерьте S11 калиброванным VNA в заданной плоскости, учитывая корпус, аккумулятор, кабель и нужные положения использования. Проверяйте всю рабочую полосу.
При КСВН 2 величина |Γ| = 1/3, отражённая доля примерно 11,1%. При КСВН 1,5 она составляет 4%. Если эффективность излучения условно остаётся 70%, полная эффективность меняется примерно с 62,2 до 67,2%.
Это пример расчёта, не обещание результата настройки. Учитывайте потери согласующей цепи: сильно поглощающая конструкция тоже может выглядеть хорошо согласованной.
2. Уменьшить потери проводников и контактов
Проверьте материал, толщину, пути тока, пайку и соединения. Узкие участки, коррозия и плохой контакт могут увеличивать потери. Проводимость постоянного тока сама по себе не характеризует всю антенну.
Миниатюризация иногда требует нагружающих элементов и больших локальных токов. Сравнивайте размер, полосу и потери вместе, включая землю и согласование, а не только видимый излучатель.
3. Оценить подложку и окружающие материалы
Используйте диэлектрические данные для нужных частоты, направления, температуры и влажности. Клей и защитные слои в области сильного поля могут менять резонанс и поглощать энергию.
Увеличение толщины подложки патча до 3–5 мм не даёт автоматически 15% эффективности. Одновременно меняются поверхностные волны, питание и диаграмма.
εr — относительная диэлектрическая проницаемость, а тангенс потерь — другой параметр. Названия FR4 или конкретной серии материала недостаточно без версии и условий измерения.
4. Управлять землёй и питанием
В монополях и многих печатных антеннах ток на земле участвует в излучении. Универсального оптимального размера λ/4 для любого устройства нет.
При подключении симметричной антенны к коаксиалу может понадобиться балун или ограничение синфазного тока. Если перемещение кабеля сильно меняет результат, сначала проверьте питание и ток наружной поверхности.
Уменьшение потерь внешнего кабеля улучшает передачу энергии в системе, но это не обязательно повышение эффективности излучения, определённой от порта антенны.
5. Проверить излучённую мощность
Используйте подходящее интегрирование диаграммы или метод в калиброванной реверберационной камере, соответствующий изделию и полосе. Одна точка RSSI не измеряет полную излучённую мощность.
| Измерение | Что показывает |
|---|---|
| S11 и КСВН | Согласование и полосу порта. |
| Усиление и диаграмма | Пространственный ответ. |
| Эффективность | Излучение относительно опорной мощности. |
| Испытание устройства | Влияние корпуса и использования. |
Длина волны и эффективная площадь
При 868 MHz свободная длина волны c/f примерно 345,4 мм. Это масштаб для проектирования, а не готовая длина любой антенны: материалы и геометрия меняют распределение поля.
При соответствующих согласовании и поляризации эффективная площадь приёма Ae = Gλ²/(4π), где G — линейное усиление с совместимым определением. Она не обязана совпадать с видимой геометрической площадью.
Положение, поляризация и помехи могут улучшить или ухудшить приём независимо от внутренних потерь. Предусилитель также не меняет эффективность излучения и может перегружаться.
Определения эффективности и эффективной апертуры помогают выбрать проверку. Сохраняйте плоскости отсчёта и неопределённость, не превращая хорошее согласование в обещание фиксированного увеличения дальности.
