dBi – енергийна печалба на изотропна антена

dBi – печалба на антената („G”), изразена в dBi единица ни информира с каква стойност в децибели печалбата на антената е по-голяма по отношение на хипотетичната изотропна антена, ако се приеме, че и двете антени получават идентична мощност.

В действителност, това е само теоретична стойност, защото изотропната антена реално не съществува и не може да бъде нито конструирана, нито построена. Може само да се изчисли или да си я представите теоретично.

Откъде идва терминът изотропна? Изотропия, изотропна от гръцки „isos” или равен, еднакъв, и „trópos” или връщане, ротация. В областта на науката, този термин дефинира характеристиките на телата, които показват идентични, равномерни свойства във всички посоки.

Така, че теоретичната изотропна антена е една безкрайно малка точка във вакуум, излъчваща идеално равномерно (изотропно) във всяка пространствена посока, без отражения и загуби (нейната радиационна характеристика е сфера).

Следващите фигури ще ни помогнат да си представим изотропната антена:

като точка в пространството

като излъчваща точка в пространството

За изчисляване на енергийната печалба на изотропната антена ние използваме следната формула:

G(dBi) = 10log(G)

G(dBi) – енергийна печалба на изотропна антена изразена в децибели
(G) – колко пъти по-силно предава (приема) антената спрямо изотропната антена (в линейна скала)

След преобразуването, имаме практическа формула:

Пример. Нека изчислим, с колко антената с 17 dBi печалба получава (предава) сигнала по-силно спрямо изотропната антена.

Така, че антена с 17 dBi печалба приема (предава) сигнал 50.11 пъти по-силно спрямо изотропната антена.

Изотропната антена има печалба = 0 dBi

Не забравяйте, че полуволновият дипол има теоретична печалба с 2,15 dB по-голяма в сравнение с изотропната антена (тъй като интензитетът на диполното поле в дадена посока е по-голям с 2,15 dB или 1,64 пъти от интензитета на изотропната антена):

G(dBi) = G(dBd) + 2.15 dB

G(dBd) - енергийна печалба на антената „полувълнов дипол”

Пример. Ние имаме една антена с 8 dBi печалба. Да се изчисли каква ще бъде печалбата на тази антена спрямо полувълновия дипол:

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

dBi единица и терминът изотропна антена се използва при изчисляването на E.I.R.P.. Това е много важен параметър, използван при проектирането и изчисляването на параметрите на Wi-Fi мрежи, сателитни връзки и други.

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) – ефективна, еквивалентна изотропно излъчена мощност означава по дефиниция: "мощност, която би трябвало да бъде излъчена от хипотетична изотропна антена за получаване на същото ниво на сигнала по посока на максимално излъчване на дадената антена”.

Според действащите разпоредби в Полша и Европейския съюз съответния регламент определя максималната мощност, с която е разрешено предаването в даден честотен обхват на Wi-Fi (превишаване на тази мощност означава нарушаване на закона):

За да не се превишават граничните стойности на E.I.R.P. трябва да се вземе предвид следното:

Нека помним, че производителите на точки за достъп, (Access Points) често посочват мощността на предавателя в E.I.R.P.. Това означава, че устройството е в съответствие с регламентите само и единствено с прикрепена или вградена антена. Ако решим сами да създадем Wi-Fi приложението, тогава трябва да се направят прости изчисления и да се провери дали сме в обхвата на мощността, позволена от закона.

За приложение състоящо се от предавател (например безжичен рутер), кабел и антена E.I.R.P. се изчислява по формулата:

E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

P – мощност на предавателя, изразена в dBm
l – дължина на кабела в метри
Tk – затихване в 1 метър кабел за работната честота на предавателя
Gi - енергийна печалба на изотропната антена изразена в децибели

По-просто казано:

E.I.R.P. = мощността на предавателя (dBm) + печалбата на антената (dBi) – затихване по кабела (dB) – затихване в конекторите (dB)

За опростяване на изчисленията приемаме затихването в един конектор = 0,5 dB

Пример. Ние изграждаме Wi-Fi мрежа в честотната лента 2,4 GHz и имаме:

Изчисляваме:

E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (т.е. ние сме в рамките на регламентите - с мощност по-малка от 20 dBm).

Ако например приложим в този случай, антена с печалба от 13 dBi:

E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (т.е. с 4,8 dBm над ограничението!)

Имайте предвид, че не всяка точка за достъп е в състояние да намали изходната мощност. Трябва да знаем, че е много по-добре да се използва антена с висока печалба и предавател с по-малка мощност, отколкото антена с по-малка печалба и предавател с по-висока мощност. Тъй като устройствата работят не само в режим на предаване, но също така и в режим на приемане и важна тук е и чувствителността на приемника.