dBi – versterking (gain) van een isotrope antenne

dBi - antenneversterking ("G") uitgedrukt in de eenheid dBi informeert ons over de waarde in decibels waarmee de antennegain groter is in de relatie tot een hypothetische isotrope antenne, ervan uitgaande dat beide antennes worden gevoed met een identiek vermogen.

In feite is dit slechts een theoretische waarde, omdat een isotrope antenne in werkelijkheid niet bestaat en niet kan worden geconstrueerd of gebouwd. Hij kan alleen worden berekend of theoretisch worden voorgesteld.

Waar komt de benaming isotroop vandaan? Isotropie, isotroop is afgeleid van het Griekse "isos", ofwel gelijk, hetzelfde, en "trópos", ofwel terugkeer, omzet. In de wetenschap worden met deze naam lichamen aangeduid die in alle richtingen beschikken over identieke, gelijkmatige eigenschappen.

Een theoretische isotrope antenne is een oneindig kleine punt in een vacuüm die ideaal gelijkmatig (isotroop) uitzendt in alle richtingen van de ruimte, zonder weerkaatsing en verliezen (bolvormige stralingskarakteristiek).

Met behulp van de onderstaande tekeningen kunt u zich een isotrope antenne voorstellen:

als punt in de ruimte

als stralende punt in de ruimte

Voor berekening van de versterking (gain) van een isotrope antenne gebruiken wij de formule:

G(dBi) = 10log(G)

G(dBi) – versterking (gain) van een isotrope antenne, uitgedrukt in decibels
(G) – hoeveel keer sterker een antenne uitzendt (ontvangt) dan een isotrope antenne (op lineaire schaal)

Na omzetting krijgen we een praktische formule:

Voorbeeld. We rekenen uit in hoeverre een antenne met een gain van 17 dBi een signaal ontvangt (uitzendt) dat sterker is dan een isotrope antenne.

Ofwel een antenne met een gain van 17 dBi ontvangt (zendt) een signaal (uit) dat 50,11 keer sterker is dan een isotrope antenne.

Een isotrope antenne heeft een gain van = 0 dBi

Onthoud dat de halve-golfantenne een theoretische gain heeft die 2,15 dB groter is dan die van een isotrope antenne (omdat de veldsterkte van de dipool in een bepaalde richting 2,15 dB groter is, ofwel 1,64 maal de dipool van de isotrope antenne):

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

G (dBd) – versterking (gain) van een antenne met "dipool van halve golflengte"

Voorbeeld. We beschikken over een antenne met een gain van 8 dBi. We berekenen hoeveel de gain van deze antenne is in relatie tot de dipool van halve golflengte:

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

De eenheid dBi en de aanduiding van de isotrope antenne wordt toegepast bij de berekening van E.I.R.P. Dit is een bijzonder belangrijke parameter die wordt gebruikt bij het ontwerpen en berekenen van parameters voor wifinetwerken, satellietverbindingen etc.

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - effectief isotroop uitgestraald vermogen betekent per definitie "het vermogen dat een hypothetische isotrope antenne zou uitstralen om het zelfde signaalniveau te bereiken in de richting van de maximale straling van de betreffende antenne".

Volgens de geldende voorschriften in Polen en de Europese Unie bepaalt de betreffende verordening het maximale vermogen waarmee in een bepaalde wifibandbreedte kan worden uitgezonden (overschrijding van dit vermogen betekent overtreding van de wet):

Om de E.I.R.P.-grenswaarden niet te overschrijden, moet u rekening houden met:

Onthoud dat de producenten van toegangspunten (Access Points) vaak het vermogen van de zenders vermelden in E.I.R.P.. Dit betekent dat het apparaat alleen en uitsluitend in overeenstemming is met de voorschriften in combinatie met de meegeleverde of ingebouwde antenne. Wanneer u besluit om zelfstandig een wifitoepassing te bouwen, zult u zelf de eenvoudige berekeningen moeten uitvoeren en controleren of u valt binnen de vermogensgrenzen die wettelijk zijn toegestaan.

Voor een toepassing die bestaat uit een zender (bv. een draadloze router), kabel en E.I.R.P.-antenne voert u de berekening uit met de volgende formule:

E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

P – vermogen van de zender, uitgedrukt in dBm
l – lengte van de kabel, uitgedrukt in meters
Tk – demping van 1 meter kabel bij de bedrijfsfrequentie van de zender
Gi – versterking (gain) van een isotrope antenne, uitgedrukt in decibels

Vereenvoudigd:

E.I.R.P. = vermogen zender (dBm) + gain antenne (dBi) – demping kabel (dB) – demping aansluitingen (dB)

Ter vereenvoudiging van de berekeningen gaan we uit van een demping van een aansluiting = 0,5 dB

Voorbeeld. We bouwen een wifinetwerk in de 2,4 GHz-band dat bestaat uit:

Berekening:

E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (ofwel we passen binnen de voorschriften - het vermogen is lager dan 20 dBm).

Wanneer we in dit geval een antenne toepassen met een gain van 13 dBi:

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

Onthoud dat niet elk toegangspunt de mogelijkheid heeft om het uitgangsvermogen te verminderen. Wees u ervan bewust dat het beter is om een antenne met een grotere gain of een zender met een lager vermogen toe te passen dan een antenne met een kleinere gain en een zender met een hoger vermogen. Dit komt omdat de apparaten niet alleen uitzenden, maar ook ontvangen. Daarbij is de gevoeligheid van de ontvanger ook een belangrijk punt