TopTehniskā vārdnīcadBi – izotropās antenas jaudas pastiprinājuma koeficients

dBi – izotropās antenas jaudas pastiprinājuma koeficients

dBi – jaudas pastiprinājuma koeficients („G”) pārrēķināts dBi vienībā, informē mūs par kādu vērtību decibelos antenas pastiprinājums ir lielāks attiecībā pret hipotētisko izotropo antenu, pieņemot, ka abām antenām tiek piegādāta vienāda jauda.

 

Patiesībā tā ir tikai teorētiska vērtība, jo izotropā antena realitātē neeksistē un to nav iespējams nedz konstruēt, nedz uzbūvēt. To ir iespējams vienīgi izskaitļot vai teorētiski iztēloties.

 

No kurienes ir cēlies apzīmējums - izotropā? Izotropija, izotropā no grieķu valodas „isos” jeb līdzīgs, vienāds un „trópos”, jeb pagrieziens, rotācija. Zinātnē ar šo nosaukumu tiek apzīmētas ķermeņu īpašības, kas uzrāda identiskas, vienlīdzīgas pazīmes visos virzienos.

 

Tātad teorētiski izotropā antena ir bezgalīgi mazs punkts vakuumā, starojot nevainojami vienmērīgi (izotropiski) katrā telpas virzienā, bez atsitieniem vai zudumiem (tās raksturīgais starojums ir lode).

 

Zīmējumi zemāk palīdz mums iztēloties, kā izskatās izotropā antena:

 

kā punkts telpā

 

kā starojošs punkts telpā

 

Lai aprēķinātu izotropās antenas jaudas pastiprinājuma koeficientu, tiek izmantota sekojoša formula: D

 

G(dBi) = 10log(G)

 

G(dBi) – izotropās antenas jaudas pastiprinājuma koeficients decibelos
(G) – cik reizes antena pārraida (uztver) spēcīgāk par izotropo antenu (lineārā skala)

 

Pēc pārveidošanas iegūstam praktisku formulu:

 

Piemērs. Aprēķināsim, vai antena ar pastiprinājumu 17 dBi uztver (pārraida) signālu spēcīgāk, nekā izotropā antena.

 

Antena ar pastiprinājumu 17 dBi uztver (pārraida) signālu 50.11 reizes spēcīgāk par izotropo antenu.

 

Izotropās antenas pastiprinājums ir = 0 dBi

 

Jāatceras, ka izotropās antenas pastiprinājums ir par 2.15 reizēm lielāks nekā pusviļņa dipolam (tādēļ, ka dipola lauka intensitāte dotajā virzienā ir lielāka par 2.15 dB, salīdzinājumā ar izotropo antenu):

 

G(dBi) = G(dBd) + 2.15

 

G(dBd) – antenas „pusviļņa dipols” jaudas pastiprinājuma koeficients

 

Piemērs. Mūsu rīcībā ir antena ar pastiprinājumu 8 dBi. Aprēķināsim, kāds ir šīs antenas pastiprinājums attiecībā pret pusviļņa dipolu:

 

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

 

Vienība dBi un izotropās antenas apzīmējums tiek izmantoti, aprēķinot E.I.R.P.. Tas ir ļoti svarīgs parametrs, kas tiek izmantots Wi-Fi tīkla, satelīta savienojumu u.tml. parametru projektēšanas un aprēķināšanas laikā.

 

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - ekvivalentā izotropiski izstarotā jauda, saskaņā ar definīciju, nozīmē „jaudu, kādu vajadzētu izstarot hipotētiskajai izotropajai antenai, lai saņemtu tāda paša līmeņa signālu maksimālā dotās antenas starojuma virzienā”.

 

Saskaņā ar Polijas un Eiropas Savienības saistošajiem noteikumiem, attiecīgā regula nosaka maksimālo jaudu, ar kādu iespējams pārraidīt noteiktā Wi-Fi frekvenču diapazonā (šīs jaudas pārsniegšana nozīmē likuma pārkāpumu):

 

  • 2400,0 – 2483,5 MHz (2,4 GHz josla) – jauda nedrīkst pārsniegt 100 mW E.I.R.P. (20 dBm),
  • 5150 – 5350 MHz (5 GHz josla) – jauda nedrīkst pārsniegt 200 mW E.I.R.P. (23 dBm) – ierīces atļauts izmantot vienīgi telpās,
  • 5725 – 5875 MHz (5 GHz josla) – jauda nedrīkst pārsniegt 1000 mW E.I.R.P. (30 dBm).

     

  • Lai nepārsniegtu E.I.R.P. robežvērtības, nepieciešams ievērot:

     

  • raidītāja izejas jaudu (piem., tīkla kartei, piekļuves punktam),
  • kabeļa veidu, kabeļa garumu, darba frekvences un savienojumu vājinājumu,
  • antenas jaudas pastiprinājuma koeficientu. 

  • Jāatceras, ka (Access Points) piekļuves punktu ražotāji bieži norāda raidītāja jaudu E.I.R.P.. Tas nozīmē, ka ierīce atbilst saistošajiem noteikumiem tikai un vienīgi komplektā ar pievienoto vai iebūvēto antenu. Ja izvēlamies pašrocīgi izveidot Wi-Fi aplikāciju, tad pašiem nepieciešams veikt vienkāršus aprēķinus un pārbaudīt, vai iekļaujamies likumā pieļaujamās jaudas robežās.

     

    Aplikācijai, kas sastāv no raidītāja (piem., bezvadu rūteris), kabeļa un E.I.R.P. antenas, aprēķins tiek izdarīts, izmantojot paraugu:

     

    E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

     

    P – raidītāja jauda, izteikta dBm
    l – kabeļa garums metros
    Tk – 1 kabeļa metra vājinājums raidītāja darba frekvencei
    Gi – izotropās antenas jaudas pastiprinājuma koeficients decibelos

     

    Vienkāršojot:

     

    E.I.R.P. = raidītāja jauda (dBm) + antenas pastiprinājums (dBi) – kabeļa vājinājums (dB) – savienojumu vājinājums (dB)

     

    Aprēķinu vienkāršošanai pieņemam, ka viena savienojuma vājinājums = 0,5 dB

     

    Piemērs. Izbūvējam Wi-Fi tīklu 2,4 GHz joslā un mums sanāk:

     

  • piekļuves punkta jauda 16 dBm,
  • antena ar riņķveida virziendiagramu un pastiprinājumu 8 dBi,
  • 8 metri kabeļa TRI-LAN-240 (vājinājums 2,4 GHz ir 0,4 dB / metrs) jeb 8 x 0,4 dB = 3,2 dB,
  • divi savienotāji – vājinājums + 2 x 0,5 dB = 1 dB.

     

  • Aprēķinam:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (tātad atbilstam noteikumiem – jauda ir mazāka par 20 dBm).

     

    Ja šajā gadījumā izmantojam antenu ar pastiprinājumu 13 dBi:

     

    E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (jeb o 4,8 dBm par daudz!)

     

    Jāatceras, ka ne katrs piekļuves punkts var samazināt izejas jaudu. Tāpēc jāsaprot, ka labākais risinājums ir izmantot antenu ar lielāku pastiprinājumu un raidītāju ar mazāku jaudu, nekā antenu ar mazāku pastiprinājumu un raidītāju ar lielāku jaudu. Tas tādēļ, ka ierīce darbojas ne tikai raidīšanas, bet arī uztveršanas režīmā, un šajā gadījumā liela nozīme ir arī uztvērēja sensitivitātes līmenim.