Новости - Принцип усиления антенны, как рассчитать усиление антенны

Коэффициент усиления антенны — это коэффициент усиления излучаемой мощности антенны в определенном направлении относительно идеальной точечной антенны. Он отражает излучательную способность антенны в определенном направлении, то есть эффективность приема или излучения сигнала антенной в этом направлении. Чем выше коэффициент усиления антенны, тем лучше она работает в определенном направлении и тем эффективнее может принимать или передавать сигналы. Коэффициент усиления антенны обычно выражается в децибелах (дБ) и является одним из важных показателей для оценки характеристик антенны.

Далее я расскажу вам об основных принципах усиления антенны, о том, как его рассчитать и т.д.

1. Принцип усиления антенны

Теоретически, коэффициент усиления антенны — это отношение плотности мощности сигнала, генерируемого реальной антенной, к плотности мощности сигнала идеальной точечной антенны в определенной точке пространства при одинаковой входной мощности. Здесь будет рассмотрено понятие точечной антенны. Что это такое? На самом деле, это антенна, которую обычно представляют себе как излучающую сигналы равномерно, и ее диаграмма направленности представляет собой равномерно рассеянную сферу. В действительности, антенны имеют направления усиления излучения (далее именуемые поверхностями излучения). Сигнал на поверхности излучения будет сильнее, чем излучение теоретической точечной антенны, в то время как излучение сигнала в других направлениях будет ослаблено. Сравнение фактического значения с теоретическим значением здесь и есть коэффициент усиления антенны.

На картинке изображеноRM-SGHA42-10модель продукта Полученные данные

Стоит отметить, что пассивные антенны, которые обычно видят люди, не только не увеличивают мощность передачи, но и потребляют её. Причина, по которой они всё ещё считаются обладающими усилением, заключается в том, что при этом происходит поглощение излучения в других направлениях, концентрируется направление излучения, и повышается коэффициент использования сигнала.

2. Расчет коэффициента усиления антенны

Коэффициент усиления антенны фактически отражает степень концентрации излучения беспроводной энергии, поэтому он тесно связан с диаграммой направленности антенны. Общепринято считать, что чем уже главный лепесток и меньше боковые лепестки в диаграмме направленности антенны, тем выше коэффициент усиления. Как же рассчитать коэффициент усиления антенны? Для обычной антенны можно использовать формулу G (дБи) = 10Lg {32000/(2θ3дБ, E × 2θ3дБ, H)} для оценки её коэффициента усиления.
2θ3dB, E и 2θ3dB, H — это ширина луча антенны в двух основных плоскостях соответственно; 32000 — это статистические эмпирические данные.

Итак, что произойдет, если беспроводной передатчик мощностью 100 мВт будет оснащен антенной с коэффициентом усиления +3 дБи? Сначала преобразуем мощность передачи в коэффициент усиления сигнала в дБм. Метод расчета следующий:

100 мВт = 10lg100 = 20 дБм

Затем вычисляется общая мощность передачи, которая равна сумме мощности передачи и коэффициента усиления антенны. Метод расчета следующий:

20 дБм + 3 дБм = 23 дБм

Наконец, эквивалентная мощность передачи пересчитывается следующим образом:

10^(23/10)≈200 мВт

Иными словами, антенна с коэффициентом усиления +3 дБи может удвоить эквивалентную мощность передачи.

3. Антенны с общим коэффициентом усиления

Антенны наших обычных беспроводных маршрутизаторов являются всенаправленными. Излучающая поверхность находится в горизонтальной плоскости, перпендикулярной антенне, где коэффициент усиления излучения максимален, в то время как излучение выше и ниже нижней части антенны значительно ослаблено. Это немного похоже на то, как если бы вы взяли сигнальную биту и немного сплющили её.

Коэффициент усиления антенны — это всего лишь «формирование» сигнала, а величина усиления указывает на степень использования сигнала.

Существует также обычная пластинчатая антенна, которая, как правило, является направленной. Ее излучающая поверхность находится в веерообразной области непосредственно перед пластиной, а сигналы в других областях полностью ослабляются. Это немного похоже на добавление плафона к лампочке.

Вкратце, антенны с высоким коэффициентом усиления обладают преимуществами большей дальности действия и лучшего качества сигнала, но при этом они жертвуют излучением в отдельных направлениях (обычно это направления, где излучение теряется). Антенны с низким коэффициентом усиления, как правило, имеют большую направленность, но малую дальность действия. При выпуске беспроводных устройств производители обычно настраивают их в соответствии со сценариями использования.

Я хотел бы порекомендовать еще несколько антенн с хорошим коэффициентом усиления для всех: