КПД антенны

КПД антенны (в режиме передачи) — отношение мощности радиоизлучения, создаваемого антенной, к мощности радиочастотного сигнала, подводимого к антенне^[1].

КПД антенны определяет различие коэффициента усиления (КУ) и коэффициента направленного действия антенны. КПД через КУ входит в уравнение дальности радиолокации и радиосвязи, а также влияет на шумовую температуру антенны.

Понятие КПД антенны удобно пояснить в режиме передачи: антенна потребляет от источника (например, радиопередатчика) электрическую мощность, часть которой преобразуется антенной в электромагнитное излучение, а часть — теряется в виде тепла и тратится на разогрев элементов конструкции антенны, окружающих предметов, грунта и др. Входное сопротивление (электрический импеданс) ${\displaystyle Z=R+jX}$ реальной антенны — величина комплексная, и активная мощность ${\displaystyle P_{0}}$, потребляемая антенной от источника, целиком рассеивается на активной составляющей ${\displaystyle R}$ входного сопротивления. Условно в этой активной составляющей можно выделить две части, которые называют сопротивлением излучения ${\displaystyle R_{\Sigma }}$ и сопротивлением потерь ${\displaystyle R_{\Pi }}$:

${\displaystyle R=R_{\Sigma }+R_{\Pi }}$

Сопротивление излучения — коэффициент, имеющий размерность сопротивления (Ом) и связывающий квадрат амплитудного значения силы электрического тока с мощностью ${\displaystyle P_{\Sigma }}$, излученной антенной в виде электромагнитной волны. Сопротивление потерь — коэффициент, связывающий квадрат амплитудного значения силы электрического тока с мощностью потерь ${\displaystyle P_{\Pi }}$. Используя эти понятия, КПД антенны удобно (наглядно) записать в виде:

${\displaystyle \eta ={\frac {P_{\Sigma }}{P_{0}}}={\frac {P_{\Sigma }}{P_{\Sigma }+P_{\Pi }}}={\frac {R_{\Sigma }}{R_{\Sigma }+R_{\Pi }}}}$

Для штыревых (монопольных) и других антенн, требующих заземления, имеют место потери на сопротивлении в месте соединения с заземленной поверхностью/компенсатором, в том числе на стойке или стержне и их соединениях, так как омическое сопротивление возникает внутри заземленной поверхности.