TopTehnični slovardBi – energetski dobitek izotropne antene

dBi – energetski dobitek izotropne antene

dBi - dobitek antene ("G"), ki je izražen v enoti dBi, nas obvešča o tem, za kakšno vrednosti v decibelih je dobitek antene večji v primerjavi s hipotetično izotropno anteno, ob predpostavki, da se do obeh anten dovaja enaka moč.

 

V bistvu je to le teoretična vrednost, saj izotropne antene v realnosti ne obstajajo, ni jih možno niti skonstruirati niti zgraditi. To vrednost se lahko le izračuna ali si jo teoretično predstavlja.

 

Od kod izraz izotropna? Izrazi izotropija, izotropna itd. izhajajo iz grških izrazov "isos", kar pomeni enak, in "tropos" t.j. povratek, obrat. V znanosti se s tem terminom označuje značilnosti teles, izkazujoče enake, enakomerne lastnosti v vseh smereh.

 

Torej je teoretična izotropna antena neskončno majhna točka v vakuumu, ki izžareva idealno enakomerno (izotropno) v vse prostorske smeri v prostoru skih smeri, brez odbojev in izgub (njena značilnost sevanja je krogla).

 

Naslednje slike nam pomagajo predočiti si izotropno anteno:

 

kot točka v prostoru

 

kot radiacijska točko v prostoru

 

Za izračun energetskega dobitka izotropne antene uporabljamo formulo:

 

G(dBi) = 10log(G)

 

G(dBi) – energetski dobitek izotropne antene izražen v decibelih
(G) – koliko krat močneje antena oddaja (sprejema) v primerjalno v izotropno anteno (v linearni lestvici)

 

Po preoblikovanju imamo praktično formulo:

 

Primer. Izračunajmo, koliko močneje sprejema (oddaja) signal antena z dobitkom 17 dBi v primerjavi z izotropno anteno.

 

Torej antena z dobitkom 17 dBi sprejema (oddaja) signal 50,11 krat močneje kot izotropna antena.

 

Izotropna antena ima dobitek =0 dBi

 

Vedite, da ima izotropna antena dobitek 2,15 krat večji od polvalovnega dipola(zato, ker je jakost pola dipola v dani smeri za 2,15 dB višja kot pri izotropni anteni):

 

G(dBi) = G(dBd) + 2.15

 

G(dBd) - energetski dobitek antene „polvalovni dipol”

 

Primer. Imamo anteno z dobitkom 8 dBi. Izračunajmo, koliko znese dobitek antene glede na polvalovni dipol:

 

G(dBd) = G(dBi) – 2.15 = 8 dBi - 2.15 = 5.85 dBd

 

Enota dBi ter določitev izotropne antene se uporablja pri izračunu E.I.R.P. To je zelo pomemben parameter, ki se ga uporablja pri projektiranju in izračunavanju parametrov omrežja Wi-Fi, satelitskih zvez, ipd.

 

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - ekvivalentna, nadomestna moč izotropne radiacije, pomeni po definiciji "moč, ki bo jo morala izsevati hipotetična izotropna antena za sprejem enake ravni signala v smeri največjega sevanja antene".

 

V skladu s predpisi, ki veljajo na Poljskem in v Evropski uniji, ustrezna uredba določa največjo moč, s katero je možno oddajati na danem frekvenčnem območju Wi-Fi (prekoračitev te moči pomeni kršenje predpisov):

 

  • 2400,0 – 2483,5 MHz (pas 2,4 GHz) - moč ne sme presegati 100 mW E.I.R.P. (20 dBm),
  • 5150 – 5350 MHz (pas 5 GHz) - moč ne sme presegati 200 mW E.I.R.P. (23 dBm) - dovoljuje se uporabo opreme samo znotraj prostorov,
  • 5725 – 5875 MHz (pas 5 GHz) - moč ne sme presegati 1000 mW E.I.R.P. (30 dBm).

     

  • Da se ne preseže mejnih vrednosti E.I.R.P., je treba upoštevati:

     

  • izhodno moč oddajnika (npr. omrežne kartice, dostopne točke),
  • vrsto kabla, njegovo dolžino ter slabljenje za frekvence dela in slabljenje konektorjev,
  • energetski dobitek antene. 

  • Vedimo, da proizvajalci dostopnih točk (Access Points) pogosto podajo moč oddajnika v E.I.R.P. To pomeni, da je naprava skladna s predpisi samo in izključno tedaj, ko ima priklopljeno ali vgrajeno anteno. Če se odločimo za samostojno izgradnjo aplikacije Wi-Fi, moramo sami opraviti enostavne izračune in preveriti, ali se nahajamo v mejah, določenih s predpisi.

     

    Za aplikacijo, sestoječo se iz oddajnika (npr. brezžičnega usmerjevalnika), kabla in antene E.I.R.P., se izračuna po naslednji formuli:

     

    E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

     

    P – moč oddajnika, izražena v dBm
    l – dolžina kabla, podana v metrih
    Tk – slabljenje 1 metra kabla za frekvenco dela oddajnika
    Gi - energetski dobitek izotropne antene, izražen v decibelih

     

    Poenostavljeno:

     

    E.I.R.P. = moč oddajnika (dBm) + dobitek antene (dBi) – slabljenje kabla (dB) – slabljenje konektorjev (dB)

     

    Za poenostavitev izračuna vzamemo za slabljenje enega konektorja = 0,5 dB

     

    Primer. Gradimo omrežje Wi-Fi v pasu 2,4 GHz in imamo:

     

  • dostopno točko z močjo 16 dBm,
  • vsesmerno anteno z dobitkom 8 dBi,
  • 8 metrov kabla TRI-LAN-240 (slabljenje za 2,4 GHz je 0,4 dB / meter), oziroma 8 x 0,4 dB = 3,2 dB,
  • dva konektorja – t.j. slabljenje + 2 x 0,5 dB = 1 dB.

     

  • Izračunamo:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (torej se nahajamo v mejah določenih s predpisi - moč je manjša od 20 dBm).

     

    Če na primer uporabimo v tem primeru anteno z 13 dBi:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (torej za 4,8 dBm preveč!)

     

    Treba se je zavedati, da ni možno za vsako dostopno točko zmanjšati njeno izhodno moč. Treba je vedeti, da je veliko bolje uporabiti anteno z višjim dobitkom ter oddajnik z manjšo močjo kot pa anteno z manjšim dobitkom in oddajnik z višjo močjo. To zato, ker delujejo naprave ne samo v načinu oddajanja, pač pa tudi v načinu sprejemanja, pomembna pa je tu tudi občutljivost sprejemnika.