dBi – izotróp antenna energia nyeresége

dBi – a dBi egységben kifejezett antenna nyereség („G”), arról tájékoztat, hogy milyen decibel értékkel nagyobb az antenna nyereség egy hipotetikus izotróp antennához képest, feltételezve, hogy mindkét antenna azonos áramhoz csatlakozik.

Ez valójában csak egy elméleti érték, mivel az izotróp antenna nem létezik a valóságban, nem lehet sem megtervezni, sem kivitelezni. Csak kiszámítani lehet, vagy elméletben elképzelni.

Honnan származik az izotróp kifejezés? Izotrópia, izotróp a görög „isos” azaz azonos és „trópos”, azaz fordulás, forgás szavakból származik. A tudományban ezzel a fogalommal jelölik azon testek tulajdonságát, melyek minden irányban azonos, egyenlő tulajdonságokat mutatnak.

Tehát az elméleti izotróp antenna egy végtelen kis pont a vákuumban, mely tökéletesen egyenletesen (izotrópikusan) sugároz a tér minden irányában, visszaverődések és veszteségek nélkül (a sugárzási jellegzetessége a gömb).

Az alábbi ábrák segítenek elképzelni az izotróp antennát:

pontként a térben

sugárzó pontként a térben

Az izotróp antenna energia nyereségének kiszámításához az alábbi képletet alkalmazzuk:

G(dBi) = 10log(G)

G(dBi) – izotróp antenna energia nyeresége decibelben kifejezve
(G) – hányszor erősebb az antenna jel sugárzása (vétele) az izotróp antennához képest (lineáris skálán)

Az átalakítás után egy praktikus képlettel rendelkezünk:

Példa. Számítsuk ki, hogy egy 17 dBi nyereségű antenna mennyivel erősebben veszi (sugározza) a jelet az izotróp antennához képest.

Tehát a17 dBi nyereségű antenna 50.11-szer erősebben veszi (sugározza) a jelet az izotróp antennához képest.

Az izotróp antenna nyeresége = 0 dBi

Ne feledje, hogy a félhullámú dipólus elméleti nyeresége 2,15 dB-lel nagyobb az izotróp antennához képest (azért, mert a dipólus tér intenzitása adott irányban 2,15 dB-lel, vagyis 1,64-szer nagyobb, mint az izotróp antenna esetén):

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

G(dBd) - „félhullámú dipólus” antenna energia nyeresége

Példa. Egy 8 dBi nyereség értékű antennával rendelkezünk. Számítsuk ki, mekkora lesz az antenna nyeresége a félhullámú dipólushoz képest:

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

A dBi egységet valamint az izotróp antenna fogalmát a E.I.R.P. számításhoz alkalmazzuk. Ez egy nagyon fontos paraméter, melyet Wi-Fi hálózatok, műholdas csatlakozások, stb. megtervezésénél és paraméter számításánál alkalmazunk.

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - izotrópikusan sugárzott egyenértékű teljesítmény, mely a definíció jelentése szerint „az a teljesítmény, melyet az elméleti izotróp antennának kellene sugároznia, hogy azonos jelszintet érjen el az adott antenna maximális sugárzásának irányában”.

A Lengyelországban és az Európai Unió területén érvényes előírások szerint a megfelelő szabályozás határozza meg a maximális teljesítményt, mellyel sugározni lehet az adott Wi-Fi frekvencia tartományban (a meghatározott teljesítmény túllépése a törvény megszegését jelenti):

Ahhoz, hogy ne lépje túl az E.I.R.P. határértékeket, az alábbiakat kell figyelembe venni:

Ne feledjük, hogy a hozzáférési pont (Access Points) gyártók az adóegység teljesítményét gyakran E.I.R.P.-ben adják meg. Ez azt jelenti, hogy a berendezés kizárólag a mellékelt vagy a beépített antennával felel meg az előírásoknak. Amennyiben az önálló Wi-Fi applikáció kiépítése mellett döntünk, akkor magunknak kell elvégezni az egyszerű számításokat és ellenőrizni, hogy a törvényileg előírt teljesítmény határokon belül maradunk-e.

Az adóegységből (pl. vezeték nélküli router), kábelből és antennából álló applikáció esetén az E.I.R.P. számítása az alábbi képlet szerint történik:

E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

P – dBm mértékegységben kifejezett adóegység teljesítmény
l – méterben megadott kábel hossz
Tk –1 méter kábel csillapítása az adóegység működési frekvenciája mellett
Gi - izotróp antenna energia nyeresége decibelben kifejezve

Leegyszerűsítve:

E.I.R.P. = adóegység teljesítmény (dBm) + antenna nyereség (dBi) – kábel csillapítás (dB) – csatlakozók csillapítása (dB)

A számítások egyszerűsítése érdekében = 0,5 dB értéket fogadjuk el egy csatlakozó csillapítás értékeként

Példa. Wi-Fi hálózatot építünk 2,4 GHz sávban és az alábbiakkal rendelkezünk:

Így számítjuk:

E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (tehát a törvényben előírt határon belül maradunk – a teljesítmény kisebb, mint 20 dBm).

Ha pl. ebben az esetben 13 dBi nyereségű antennát alkalmazunk:

E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (azaz 4,8 dBm értékkel több!)

Érdemes odafigyelni, hogy nem minden hozzáférési pont rendelkezik a kimeneti teljesítmény csökkentésének lehetőségével. Érdemes tudatosítani, hogy sokkal jobb egy nagyobb nyereségű antenna és egy kisebb teljesítményű adóegység használata, mint egy kisebb nyereségű antenna és egy nagyobb teljesítményű adóegység alkalmazása. Azért, mert a berendezések nem csak adó, hanem vevő módban is működnek, és a vevőegység érzékenysége is fontos.