TopTekninen sanakirjadBi - isotroppisen antennin tehovahvistin

dBi - isotroppisen antennin tehovahvistin

dBi - tehovahvistin ("G"), ilmaistuna dBi-yksikössä tiedottaa meitä siitä, minä antennin saama arvo on suurempi desibeleissä suhteessa hypoteettiseen isotrooppiseen antenniin, olettaen, että molemmat antennit toimittavat samaa virtaa.

 

On nimittäin niin, että tämä on vain teoreettinen arvo, koska isotrooppinen antenni ei ole olemassa oikeasti eikä sitä voida suunnitella eikä rakentaa. Voidaan vain laskea se tai kuvitella teoriassa.

 

Mistä isotrooppinen termi tulee? Isotroppi, isotrooppinen Kreikan "isos" sanasta, eli samanarvoinen, identtinen, ja "Tropos" sanasta joka tarjoittaa kääntymistä, kiertoa. Tieteessä tämä termi määrittää ne elinten piirteet, jotka osoittavat identtisiä, yhteisiä ominaisuuksia kaikkiin suuntiin.

 

Joten teoreettinen isotroppinen antenni edustaa äärettömän pienen pisteen tyhjiössä, joka säteilee ihanteellisesti yhteisesti (isotrooppisesti) kaikkiin avaruussuuntiin, ilman kimpoamista ja menetyksiä (sen säteilyn luonteenomaisuus on pallo).

 

Seuraavat kuvat auttavat meitä kuvittelemään isotrooppista antennia:

 

pisteenä avaruudessa

 

säteilypisteenä avaruudessa

 

Isotrooppisen antennin tehovahvistuksen laskemiseksi käytämme seuraavaa kaavaa:

 

G(dBi) = 10log(G)

 

G(dBi) - isotrooppisen antennin tehovahvistus desibeleissä
(G) - montako kertaa antenni kuljettaa (vastaanottaa) vahvemman, kuin isotrooppisen antennin (lineaarisella asteikolla)

 

Muutoksen jälkeen meillä on käytännöllinen kaava:

 

Esimerkiksi. Salli meidän laskea, kuinka vahvempi 17 dBi-tehon antenni saa (siirtää) signaalia, kuin isotrooppinen antennin.

 

Se on 17 dBi-tehon antenni, joka vastaanottaa (siirtää) signaalia 50.11 kertaa vahvempana, kuin isotrooppinen antenni.

 

Isotrooppisella antennilla on = 0 dBi teho

 

Muista, että puoliaaltodipolin teoreettinen vahvistus on 2,15 dB suurempi kuin isotrooppisen antennin (koska dipolin kentän voimakkuus tietyssä suunnassa on 2,15 dB eli 1,64 kertaa suurempi kuin isotrooppisen antennin voimakkuus):

 

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

 

G(dBd) - tehovahvistus "puoliaaltodipooli" antennilla

 

Esimerkki. Meillä on 8 dBi tehon antenni. Lasketaan mikä tämän antennin virtateho on verrattuna puoliaaltodipooliin:

 

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

 

dBi-yksikköä ja termiä "isotrooppinen antenni" käytetään E.I.R.P. laskemiseen. Tämä on erittäin tärkeä parametri Wi-Fi-verkostojen, satelliittilinkkien suunnnittelussa ja laskemisessa, jne.

 

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - tehokas isotrooppinen säteilyteho tarkoittaa termin mukaan "tehoa, jota on säteillytettävä hypoteettisella isotrooppisella antennilla saadaksesi saman signaalitason annetun antennin maksimisäteilyn signaalin suuntaan".

 

Suomessa ja Euroopan Unionissa sovellettavien säätelyjen mukaan oleellinen säätely määrittää maksimivirran jolla sallitaan siirtö Wi-Fi:n tajuuskantaman puitteissa (tämän tehon ylittäminen rikkoo lakia):

 

  • 2400,0 – 2483,5 MHz (2,4 GHz kaista) – tehoa ei voida ylittää 100 mW E.I.R.P. (20 dBm),
  • 5150 – 5350 MHz (5 GHz kaista) – tehoa ei voida ylittää 200 mW E.I.R.P. (23 dBm) – laitetta saa käyttää vain sisällä,
  • 5725 – 5875 MHz (5 GHz kaista) – tehoa ei voida ylittää 1000 mW E.I.R.P. (30 dBm).

     

  • Jotta raja-arvoja ei ylitettäisi E.I.R.P., on seuraavia otettava huomioon:

     

  • lähettimen lähtövirta (esim. verkostokortti, pääsypiste)
  • kaapelin tyyppi, sen pituus ja vaimennus työtaajuudelle ja vaimennus liittimille,
  • antennin virranteho. 

  • Sallikaa meidän muistaa, että pääsypisteiden valmistajat (Access Points) viittaavat usein lähettimen tehoon E.I.R.P.:ssä. Tämä tarkoittaa, että laite mukautuu vain ja ainoastaan säätelyihin, joissa on kiinnitetty tai sisäänrakennettu antenni. Jos päätämme rakentaa Wi-Fi sovellutuksen iste, meidän on rakennettava itse yksinkertaiset laskennat ja tarkastaa, olemmeko me lain salliman tehokantaman puitteissa.

     

    Niiden sovellutusten tapauksessa, jotka koostuvat lähettimestä (esim johdottomasta reitittimestä), kaapelista ja antennista on E.I.R.P. laskettu seuraavaa kaavaa soveltamalla:

     

    E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

     

    P - lähettimen teho ilmaistu dBm:ssa
    l- kaapelin pituus metreissä
    Tk - 1 kaapelimetrin vaimennus lähettimen tehon taajuuteen
    Gi - isotrooppisen antennin virtateho desibeleissä ilmaistuna

     

    Yksintertaisesti ilmaistuna:

     

    E.I.R.P. = lähettimen teho (dBm) + virtateho (dBi) – kaapelin vaimennus (dB) - liittimien vaimennus (dB)

     

    Tehdäksesi laskennat yksinkertaisemmaksi oletamme yhden liittimen vaimennuksen olevan = 0,5 dB

     

    Eesimerkki. Me rakennamme Wi-Fi verkoston kaistanleveydellä } * 2,4 GHz ja meillä on:

     

  • tehon pääsypiste on 16 dBm,
  • ylesiantenni, jossa on 8 dBi virtateho,
  • 8 metriä kaapelia TRI-LAN-240 (vaimennus 2,4 GHz on 0,4 dB/metriä), esim. 8 x 0,4 dB = 3,2 dB,
  • kaksi liitintä - esim. vaimennus + 2 x 0,5 dB = 1 dB.

     

  • Laskemme:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (esim. Olemme säätelyjen puitteessa – teho alle 20 dBm).

     

    Jos esimerkiksi sovellamme tässä tapauksessa antennia, jossa on 13 dBi:n virtateho:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (esim. 4,8 dBm liian paljon!)

     

    Pidä mielessä, ettei kaikki pääsypisteet pysty vähentämään lähtövirtaa. On otettava huomioon, että on paljon parempi käyttää antennia, jossa on suurempi virtateho ja lähetintä, jossa on pienempi virta kuin antennia, jossa on pienempi virtateho ja lähetintä, jossa on enemmän virtaa. Koska laite toimii ei ainoastaan lähetintilassa, vaan myös vastaanottotilassa ja on myös tärkeää tässä lähettimen herkkyys.