TopGlossário técnicodBi – ganho da antena isotrópica

dBi – ganho da antena isotrópica

dBi - o ganho da antena (“G”), expresso na unidade dB, indica o valor, em decibéis, pelo qual o ganho da antena é maior do que o de uma antena isotrópica hipotética, assumindo que uma potência idêntica é fornecida a ambas as antenas.

 

Na verdade, este é apenas um valor teórico porque a antena isotrópica não existe, na realidade, e não pode ser projetada ou construída. Só pode ser calculado ou imaginado em teoria.

 

De onde vem o termo “isotrópica”? Isotropia, isotrópica vem da palavra grega “isos” que significa “igual”, “idêntica”, e da palavra “trópos”, ou seja, “rotação”. Na ciência, este termo define as características dos corpos que mostram propriedades idênticas e uniformes em todas as direcções.

 

Isto é, a antena isotrópica teórica é um ponto infinitamente pequeno, no vazio, radiante idealmente uniformemente (isotrópico) em qualquer direcção, no espaço, sem reflexões e perdas (o seu diagrama de radiação é uma esfera).

 

As figuras a seguir ajudam a imaginar uma antena isotrópica:

 

como um ponto no espaço

 

como um ponto radiante no espaço

 

A seguinte fórmula é usada para calcular o ganho de uma antena isotrópica:

 

G(dBi) = 10log(G)

 

G(dBi) – ganho de uma antena isotrópica em decibéis
(G) – determina quantas vezes mais fortemente a antena transmite (recebe) do que uma antena isotrópica (em uma escala linear)

 

Após a conversão, temos uma fórmula prática:

 

Exemplo. Vamos calcular quanto mais forte é uma antena com um ganho de 17 dBi do que uma antena isotrópica na recepção (transmissão) do sinal.

 

Portanto, uma antena com um ganho de 17 dBi recebe (transmite) o sinal 50.11 vezes mais fortemente do que uma antena isotrópica.

 

A antena isotrópica tem um ganho = 0 dBi

 

Note-se que o dipolo de meia onda tem um ganho teórico maior em 2.15 dB do que a antena isotrópica (isto é porque a intensidade de campo do dipolo, em uma determinada direcção, é maior em 2.15 dB ou 1.64 vezes do que a intensidade da antena isotrópica):

 

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

 

G(dBd) - ganho da antena “dipolo de meia-onda”

 

Exemplo. Temos uma antena com um ganho de 8 dBi. Vamos calcular qual será o ganho desta antena em relação a um dipolo de meia-onda:

 

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

 

A unidade dBi e o termo “antena isotrópica” são usados para calcular E.I.R.P. Este é um parâmetro muito importante usado na concepção e cálculo de parâmetros das redes Wi-Fi, ligações via satélite, etc.

 

O termo E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power), ou seja, potência isotrópica radiada equivalente significa, por definição, a “potência que deve ser radiada por uma antena isotrópica hipotética para alcançar o mesmo nível de sinal na direcção de radiação máxima de uma antena”.

 

Ao abrigo da legislação em vigor na Polónia e na União Europeia, o regulamento correspondente define a potência máxima de transmissão que é permitida em um determinado intervalo de frequência Wi-Fi (a superação desta potência é considerada uma violação da lei):

 

  • 2400,0 – 2483,5 MHz (banda de 2,4 GHz) - a potência não pode exceder 100 mW E.I.R.P. (20 dBm),
  • 5150 – 5350 MHz (banda de 5 GHz) - a potência não pode exceder 200 mW E.I.R.P. (23 dBm) - os dispositivos só podem ser utilizados em ambientes fechados,
  • 5725 – 5875 MHz (banda de 5 GHz) - a potência não pode exceder 1000 mW E.I.R.P. (30 dBm).

     

  • Para não exceder os valores limite de E.I.R.P., é necessário ter em conta:

     

  • potência de saída do transmissor (por exemplo, um cartão de rede, ponto de acesso),
  • tipo de cabo, o seu comprimento e atenuação com a frequência de operação e atenuação de conectores,
  • ganho da antena. 

  • Lembramos que, muitas vezes, os fabricantes de pontos de acesso (Access Points) indicam a potência do transmissor em E.I.R.P. Isto significa que o dispositivo é conforme com as normas apenas com a antena incluída ou integrada. Se o utilizador decidir construir uma aplicação Wi-Fi individual, terá que fazer cálculos simples e verificar se está dentro da faixa de potência permitida pela lei.

     

    Para uma aplicação composta por um transmissor (por exemplo, router sem fio), cabo e antena, E.I.R.P. é calculado usando a seguinte fórmula:

     

    E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

     

    P – potência do transmissor em dBm
    l – comprimento do cabo em metros
    Tk – atenuação de 1 metro do cabo para a frequência de operação do transmissor
    Gi - ganho de uma antena isotrópica em decibéis

     

    Em termos simples:

     

    E.I.R.P. = potência do transmissor (dBm) + ganho da antena (dBi) – atenuação do cabo (dB) – atenuação de conectores (dB)

     

    Para simplificar os cálculos, assumimos que a atenuação de um conector = 0,5 dB

     

    Exemplo. Estamos a construir uma rede Wi-Fi na banda de 2,4 GHz e temos:

     

  • ponto de acesso com uma potência de 16 dBm,
  • antena omnidirecional com um ganho de 8 dBi,
  • 8 metros de cabo TRI-LAN-240 (para 2,4 GHz, a atenuação é de 0,4 dB / metro), ou seja, 8 x 0,4 dB = 3,2 dB,
  • dois conectores, ou seja, atenuação + 2 x 0,5 dB = 1 dB.

     

  • Vamos calcular:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (ou seja, estamos dentro da faixa permitida pela lei - a potência é inferior a 20 dBm).

     

    Se, por exemplo, utilizarmos, neste caso uma antena com um ganho de 13 dBi:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (isto é, 4,8 dBm demais!)

     

    Note-se que nem todos os pontos de acesso são capazes de reduzir a potência de saída. É preciso entender que é muito melhor usar uma antena de maior ganho e um transmissor com menos potência do que uma antena de menor ganho e um transmissor com mais potência. Isto é porque os dispositivos operam não só no modo de transmissão, mas também no modo de recepção, portanto, a sensibilidade do receptor também é importante.