שבח אנטנה

באלקטרומגנטיות, שבח אנטנה הוא אחד המדדים המאפיינים את ביצועי האנטנה בקליטה או בשידור (לרוב בכיוון מסוים). ביצועי האנטנה נמדדים לפי יכולתה להתמיר הספק חשמלי לקרינה אלקטרומגנטית (גלי רדיו), או להפך, בתנאים שונים. השבח של אנטנה מסוימת הוא היחס בין הביצועים של האנטנה בכיוון מסוים לבין ביצועיה של אנטנה דמיונית הפועלת בכל הכיוונים באופן שווה ואחיד – אנטנה איזוטרופית.

ערך מחפש מקורות

עקום קרינה של אנטנה (בכחול) המציג את שבח האנטנה בכיוונים שונים ועקום קרינה של אנטנה איזוטרופית (המעגל החיצוני ביותר – המסומן 0dBi). הכיוון של האנטנה נחשב לכיוון שבו שבח האנטנה אינו נמוך ביותר מ-3dB מהשבח המרבי של האנטנה (מסומך באדום)

מתמטית, שבח אנטנה הוא גודל חסר ממד השווה למכפלת נצילות הקרינה ${\displaystyle \eta }$ וכיווניות האנטנה ${\displaystyle D}$:^[1][2][3]

${\displaystyle G=\eta D={\frac {P_{r}}{P_{\text{in}}}}{\frac {\left.U(\theta ,\phi )\right|_{\mathrm {max} }}{P_{r}/4\pi }}={\frac {\left.U(\theta ,\phi )\right|_{\mathrm {max} }}{P_{\text{in}}/4\pi }}}$

כאשר ${\displaystyle P_{\text{in}}}$ היא ההספק החשמלי לאנטנה, ${\displaystyle P_{r}}$ היא הספק הקרינה הנפלט מהאנטנה ו־${\displaystyle U(\theta ,\phi )}$ היא עוצמת הקרינה כפונקציה של הזווית המרחבית.

ניתן להראות שהמִפתח של אנטנה איזוטרופית חסרת הפסדים, אשר לפי ההגדרה יש לה שבח 1, הוא:

${\displaystyle A_{eff}={\frac {\lambda ^{2}}{4\pi }}\,}$

כאשר λ היא אורך הגל של גלי הרדיו. השבח של כל אנטנה יחסי למִפתח שלה:

${\displaystyle G={\frac {4\pi A_{eff}}{\lambda ^{2}}}={\frac {4\pi A_{phys}e_{a}}{\lambda ^{2}}}\,}$

כך שאנטנות עם מִפתח אפקטיבי גדול הן אנטנות בעלות שבח גבוה, אשר יש להן רוחב אלומות זוויתי קטן. מרבית ההספק שלהם מוקרן באלומה צרה בכיוון אחד, ומעט בכיוונים אחרים.

ראו גם

• בורסייט (אנטנה)