بهره آنتن

بهرهٔ توان (یا بهره) یک کمیّت بدون واحد است که با بازده آنتن E_antenna و جهت‌داری آن (D) رابطه دارد:

$${\displaystyle G=E_{\text{antenna}}\cdot D}$$

بهرۀ جهت‌دار، در یک جهت مشخص ${\displaystyle \theta }$

${\displaystyle G(\theta ,\varphi )=E_{\text{antenna}}\cdot D(\theta ,\varphi )}$

که ${\displaystyle D(\theta ,\varphi )}$

شدت تابش‌ ${\displaystyle U(\varphi ,\theta )}$

${\displaystyle G=\frac{U}{P_{\mathrm{i}\mathrm{n}}/4\pi }}$

که P_in توان الکتریکی است که وارد آنتن می‌شود، و

${\displaystyle P_{\mathrm{i}\mathrm{n}}=V^2\cdot \text{Re}\left\{\frac{1}{Z_{\mathrm{i}\mathrm{n}}}\right\}}$

که Z_in امپدانس ورودی آنتن (فیدپوینت) است.

بهرهٔ آنتن اغلب با دسی‌بل (dB) بیان می‌شود که یک مقیاس لگاریتمی است:

${\displaystyle G_{\text{dBi}}=10{\log }_{10}\left(G\right)}$

بنابراین،یک آنتن با بهرهٔ توان 5، دارای بهرهٔ 7 dBi است.

ساخت آنتن همسانگرد امکان‌پذیر نیست، بنابراین در عمل، آنتن دیگری برای مقایسه در نظر گرفته‌می‌شود که غالباً آنتن دوقطبی نیم‌موج است. بهرهٔ جهت‌دار آن ۱٫۶۴ و بازده آن تقریباً ۱۰۰٪ است. بنابراین برای جلوگیری از سردرگمی، از عبارت «بهره نسبت به دوقطبی» و علامت dBd به‌جای dBi استفاده می‌شود. بنابراین بهرهٔ حقیقی (نسبت به آنتن همسانگرد) به صورت زیر به دست می‌آید:

${\displaystyle G_{\mathrm{d}\mathrm{B}\mathrm{d}}=10\cdot {\log }_{10}\left(\frac{G}{1.64}\right)}$

به طور کلی:

${\displaystyle G_{\mathrm{d}\mathrm{B}\mathrm{d}}=G_{\mathrm{d}\mathrm{B}\mathrm{i}}-2.15}$

بهرهٔ جزئی مانند بهرهٔ توان محاسبه می‌شود اما برای یک قطبش ویژه. این بهره به صورت بخشی از شدت تابش‌ ${\displaystyle U}$

${\displaystyle G_{\theta }=4\pi \left(\frac{U_{\theta }}{P_{\mathrm{i}\mathrm{n}}}\right)}$

${\displaystyle G_{\varphi }=4\pi \left(\frac{U_{\varphi }}{P_{\mathrm{i}\mathrm{n}}}\right)}$

${\displaystyle U_{\theta }}$

بهرهٔ کلی یک آنتن مجموع بهره‌های جزئی دو قطبش متعامد است.

${\displaystyle G=G_{\theta }+G_{\varphi }}$

الگوی تابشی‌ یک آنتن بااتلاف از رابطهٔ زیر به دست می‌آید:

${\displaystyle U=B_0{\sin }^3(\theta )}$

بنابراین حداکثر توان تابشی‌ این آنتن عبارتست از:

${\displaystyle U_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}=B_0}$

توان کل تابش‌‌شده را می‌توان با انتگرال گرفتن روی همهٔ جهت‌ها به دست آورد:

${\displaystyle P_{\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{d}}={\int }_0^{2\pi }{\int }_0^{\pi }U(\theta ,\varphi )\sin (\theta )d\theta d\varphi =2\pi B_0{\int }_0^{\pi }{\sin }^4(\theta )d\theta =B_0\left(\frac{3{\pi }^2}{4}\right)}$

${\displaystyle D=4\pi \left(\frac{U_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}}{P_{\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{d}}}\right)=4\pi \left[\frac{B_0}{B_0\left(\frac{3{\pi }^2}{4}\right)}\right]=\frac{16}{3\pi }=1.698}$

از آنجا که این آنتن، بی‌اتلاف است، بازده تابشی آن برابر با ۱ است. حداکثر بهره عبارت است از:

${\displaystyle G=E_{\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{n}\mathrm{a}}D=(1)(1.698)=1.698}$

.

${\displaystyle G_{dBi}=10{\log }_{10}(1.698)=2.30\mathrm{d}\mathrm{B}\mathrm{i}}$

اگر بهره نسبت به بهرهٔ یک دوقطبی بیان شود:

${\displaystyle G_{dBd}=10{\log }_{10}(1.698/1.64)=0.15\mathrm{d}\mathrm{B}\mathrm{d}}$

.

توان تابشی کل (TRP)، توان تابش‌شده در مقایسه با آنتن همسانگرد (به انگلیسی: Isotropic) است. TRP را می‌توان اندازه‌ گرفت.

TRP را می‌توان برای تعیین اتلاف بدنه (BoL) استفاده کرد. اتلاف بدنه، نسبت TRP بااتلاف و TRP فضای باز است.

• آنتن
• آنتن‌های اندازه‌گیری
• بهره‌وری آنتن
• جهت
• آنتن جهت
• آنتن سطح مؤثر

• آنتن نظریه (نسخه ۳)، توسط C. Balanis، ویلی، ۲۰۰۵، شابک ‎۰−۴۷۱−۶۶۷۸۲-X
• آنتن برای همه برنامه (نسخه ۳)، توسط جان د کراوس، رونالد J. Marhefka، ۲۰۰۲، شابک ‎۰−۰۷−۲۳۲۱۰۳−۲

 این مقاله حاوی محتوای تحت مالکیت عمومی از سند «Federal Standard 1037C». General Services Administration است. (in support of MIL-STD-188)