TopTehniline sõnastikdBi – isotroopse antenni võimendustegur

dBi – isotroopse antenni võimendustegur

dBi - Võimendustegur G (ühik dBi) näitab antenni võimendust detsibellides võrreldes hüpoteetilise isotroopse antenniga eeldusel, et mõlemale antennile suunatakse võrdse võimsusega signaal.

 

Tegelikult väljendab see ainult teoreetilist väärtust, sest tegelikkuses pole olemas isotroopseid antenne ning neid ei saa ei projekteerida ega ehitada. Nende omadusi saab ainult arvutada või teoreetiliselt kujutleda.

 

Kust tuleb mõiste "isotroopne"? Isotroopia ja isotroopsus tulenevad kreekakeelsetest sõnadest "isos", st võrdne, identne ning "tropos", st suund. Teaduses kasutatakse antud mõistet selliste kehade kirjeldamiseks, mis avaldavad kõikidesse suundadesse identseid ja ühesuguseid omadusi.

 

Seega tähistab isotroopne antenn lõpmatut väikest vaakumis asuvad ruumipunkti, mis kiirgab ühtlaselt (isotroopselt) mis tahes suunda ilma peegelduste ja kadudeta (selle kiirgust iseloomustab kera).

 

Isotroopset antenni on võimalik ette kujutada järgnevate jooniste abil:

 

punktina ruumis

 

kiirgava punktina ruumis

 

Isotroopse antenni võimendusteguri arvutamiseks saab kasutada järgnevat valemit:

 

G(dBi) = 10log(G)

 

G(dBi) – isotroopse antenni võimendustegur detsibellides
(G) – kui mitu korda tugevamini antenn edastab (võtab vastu) signaali võrreldes isotroopse antenniga (lineaarskaalal)

 

Pärast teisendamist on meil järgnev valem:

 

Näide. Arvutame, kui palju tugevama signaali võtab vastu (edastab) 17 dBi antenn võrreldes isotroopse antenniga.

 

17 dBi võimendusega antenn võtab vastu (edastab) signaali, mis on 50,11 korda tugevam kui isotroopse antenni signaal.

 

Isotroopse antenni võimendus = 0 dBi

 

Pange tähele, et isotroopse antenni võimendus on 2,15 korda suurem kui poollaine dipoolantennil (sest dipoolantenni välja tugevus antud suuna suhtes on 2,15 dB suurem kui isotroopse antenni puhul):

 

G(dBi) = G(dBd) + 2.15

 

G(dBd) - poollaine dipoolantenni võimendustegur

 

Näide. Meil on 8 dBi võimendusega antenn. Arvutame, kui palju on selle antenni võimendustegur suurem poollaine dipoolantennist:

 

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

 

Ühikut dBi ja mõistet "isotroopne antenn" kasutatakse E.I.R.P. arvutamisel. Tegemist on väga olulise parameetriga, mida kasutatakse Wi-Fi võrkude, satelliitside jne projekteerimisel ja arvutamisel.

 

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - efektiivne isotroopne kiirgusvõimsus tähistab võimsust, mida peaks hüpoteetiline isotroopne antenn kiirgama, et saavutada sama tugev signaal kui antud antenni puhul ettenähtud suunas.

 

Euroopa Liidus kehtivad määrused sätestavad maksimaalse võimsuse, mida tohib Wi-Fi sagedusalas edastada (selle võimsuse ületamine on seadusega keelatud):

 

  • 2400,0 – 2483,5 MHz (2,4 GHz sagedusala) - võimsus ei tohi olla suurem kui 100 mW E.I.R.P. (20 dBm),
  • 5150 – 5350 MHz (5 GHz sagedusala) - võimsus ei tohi olla suurem kui 200 mW E.I.R.P. (23 dBm) - seadet tohib kasutada ainult siseruumides,
  • 5725 – 5875 MHz (5 GHz sagedusala) - võimsus ei tohi olla suurem kui 1000 mW E.I.R.P. (30 dBm).

     

  • E.I.R.P. piirväärtuste raamidesse jäämiseks tuleb võtta arvesse järgnevaid aspekte:

     

  • saatja väljundvõimsus (nt võrgukaart, pääsupunkt),
  • kaabli tüüp, selle pikkus ja sumbuvus antud töösagedusel ja pistikute sumbuvus,
  • ning antenni võimendustegur. 

  • Tuletame meelde, et pääsupunktide (Access Points) tootjad toovad tihti välja saatja võimsuse E.I.R.P. abil. See tähendab, et seade vastab nõuetele ainult siis, kui kasutatakse kaasasolevat või sisseehitatud antenni. Kui otsustatakse ehitada oma Wi-Fi võrk, siis tuleb ise teha peamised arvutused ja kontrollida, kas ehitatav võrk jääb seadusega lubatud võimsuse piiridesse.

     

    Saatjast (näiteks juhtmevaba ruuter), kaablist ja antennist koosneva võrgu puhul arvutatakse E.I.R.P. järgmise valemi abil:

     

    E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

     

    P – saatja võimsus väljendatuna dBm-ides
    l – kaabli pikkus meetrites
    Tk – 1 meetri kaabli sumbuvus saatja töösagedusel
    Gi - isotroopse antenni võimendustegur väljendatuna detsibellides

     

    Lihtsustatuna:

     

    E.I.R.P. = saatja võimsus (dBm) + võimendustegur (dBi) – kaabli sumbuvus (dB) – pistikute sumbuvus (dB)

     

    Arvutuste lihtsustamiseks eeldame, et ühe pistiku sumbuvus = 0,5 dB

     

    Näide. Me ehitame Wi-Fi võrku sagedusalas 2,4 GHz ja meil on:

     

  • pääsupunkt võimsusega 16 dBm,
  • kõikidesse suundadesse kiirgav antenn võimendusteguriga 8 dBi,
  • 8-meetrine kaabel TRI-LAN-240 (sumbuvus 2,4 GHz puhul on 0,4 dB / meeter), st 8 x 0,4 dB = 3,2 dB,
  • kaks pistikut, st sumbuvus on + 2 x 0,5 dB = 1 dB.

     

  • Arvutame:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (st meie võrk jääb lubatu piiridesse, sest võimsus on väiksem kui 20 dBm).

     

    Kui me kasutaksime näiteks antenni, mille võimendustegur on 13 dBi:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (st 4,8 dBm liiga palju!)

     

    Pidage meeles, et kõigi pääsupunktide puhul ei ole võimalik vähendada väljundvõimsust. Tuleb arvestada, et parem on kasutada suurema võimendusteguriga antenni ja väiksema võimsusega saatjat kui väikse võimendusteguriga antenni ja suure võimsusega saatjat. Põhjus on see, et seade ei tööta ainult saatmise režiimis, vaid ka vastuvõtmise režiimis ning selle puhul on oluline vastuvõtja tundlikkus.