dBi – zysk energetyczny anteny izotropowej
dBi - zysk anteny („G”) wyrażony w jednostce dBi informuje nas, o jaką wartość w decybelach zysk anteny jest większy w stosunku do hipotetycznej anteny izotropowej, zakładając, że do obu anten doprowadzona jest identyczna moc. |
Tak naprawdę jest to wartość tylko teoretyczna, ponieważ antena izotropowa nie istnieje w rzeczywistości i nie można jej ani skonstruować, ani zbudować. Można to tylko wyliczyć albo wyobrazić teoretycznie. |
Skąd wzięło się określenie izotropowa? Izotropia, izotropowa z języka greckiego „isos”, czyli równy, jednakowy, i „trópos”, czyli zwrot, obrót. W nauce tą nazwą określa się cechy ciał wykazujące identyczne, równomierne właściwości we wszystkich kierunkach. |
Czyli teoretyczna antena izotropowa to nieskończenie mały punkt w próżni, promieniujący idealnie równomiernie (izotropowo) w każdym kierunku przestrzeni, bez odbić i strat (jej charakterystyką promieniowania jest kula). |
Poniższe rysunki pomogą nam wyobrazić sobie antenę izotropową: |
jako punkt w przestrzeni |
jako promieniujący punkt w przestrzeni |
Do obliczeń zysku energetycznego anteny izotropowej stosujemy wzór: |
G(dBi) = 10log(G) |
G(dBi) – zysk energetyczny anteny izotropowej wyrażony w decybelach |
Po przekształceniu mamy praktyczny wzór: |
Przykład. Obliczmy, o ile antena o zysku 17 dBi odbiera (nadaje) sygnał silniej od anteny izotropowej. |
Czyli antena o zysku 17 dBi odbiera (nadaje) sygnał 50.11 razy silniej od anteny izotropowej. |
Antena izotropowa ma zysk = 0 dBi |
Należy pamiętać, że dipol półfalowy ma teoretyczny zysk o 2.15 dB większy w odniesieniu do anteny izotropowej (dlatego, że natężenie pola dipola w danym kierunku jest większe o 2.15 dB czyli 1.64 raza od anteny izotropowej): |
G(dBi) = G(dBd) + 2.15 dB |
G(dBd) - zysk energetyczny anteny „dipol półfalowy” |
Przykład. Dysponujemy anteną o zysku 8 dBi. Obliczmy, ile wyniesie zysk tej anteny w stosunku do dipola półfalowego: |
G(dBd) = G(dBi) – 2.15 = 8 dBi - 2.15 = 5.85 dBd |
Jednostka dBi oraz określenie anteny izotropowej jest stosowane przy obliczaniu E.I.R.P. Jest to bardzo ważny parametr wykorzystywany w projektowaniu i obliczaniu parametrów sieci Wi-Fi, łącz satelitarnych itp. |
E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - równoważna, zastępcza moc promieniowana izotropowo oznacza z definicji „moc, jaką musiałaby wypromieniować hipotetyczna antena izotropowa, aby otrzymać taki sam poziom sygnału na kierunku maksymalnego promieniowania danej anteny”. |
Według obowiązujących przepisów w Polsce i Unii Europejskiej odpowiednie rozporządzenie określa maksymalną moc, z jaką można nadawać w danym zakresie częstotliwości Wi-Fi (przekroczenie tej mocy oznacza łamanie prawa): |
Aby nie przekroczyć wartości granicznych E.I.R.P., trzeba uwzględnić: |
Pamiętajmy, że producenci punktów dostępowych (Access Points) podają często moc nadajnika w E.I.R.P. To oznacza, iż urządzenie jest zgodne z przepisami tylko i wyłącznie z dołączoną albo wbudowaną anteną. Jeżeli decydujemy się na samodzielną budowę aplikacji Wi-Fi, to musimy sami wykonać proste obliczenia i sprawdzić, czy mieścimy się w granicach mocy prawnie dopuszczonych. |
Dla aplikacji składającej się z nadajnika (np. routera bezprzewodowego), kabla i anteny E.I.R.P. obliczamy, stosując wzór: |
E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi |
P – moc nadajnika wyrażona w dBm |
W uproszczeniu: |
E.I.R.P. = moc nadajnika (dBm) + zysk anteny (dBi) – tłumienie kabla (dB) – tłumienie złącz (dB) |
Dla uproszczenia obliczeń przyjmujemy tłumienie jednego złącza = 0,5 dB |
Przykład. Budujemy sieć Wi-Fi w paśmie 2,4 GHz i mamy: |
Obliczamy: |
E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (czyli mieścimy się w przepisach - moc mniejsza niż 20 dBm). |
Jeżeli np. zastosujemy w tym przypadku antenę o zysku 13 dBi: |
E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (czyli o 4,8 dBm za dużo!) |
Należy pamiętać, że nie każdy punkt dostępowy ma możliwość zmniejszenia mocy wyjściowej. Trzeba uświadomić sobie, iż znacznie lepsze jest użycie anteny o większym zysku oraz nadajnika o mniejszej mocy niż anteny o mniejszym zysku oraz nadajnika o większej mocy. Dlatego, że urządzenia pracują nie tylko w trybie nadawczym, ale i odbiorczym i ważna tutaj jest również czułość odbiornika. |