Новости - Принцип усиления антенны, как рассчитать усиление антенны

Коэффициент усиления антенны определяется коэффициентом усиления излучаемой мощности антенны в определённом направлении относительно идеальной точечной антенны. Он отражает способность антенны к излучению в определённом направлении, то есть эффективность приёма или передачи сигнала антенной в этом направлении. Чем выше коэффициент усиления антенны, тем лучше она работает в определённом направлении и может эффективнее принимать или передавать сигналы. Коэффициент усиления антенны обычно выражается в децибелах (дБ) и является одним из важных показателей для оценки её эффективности.

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

1. Принцип усиления антенны

Теоретически, коэффициент усиления антенны – это отношение плотности мощности сигнала, генерируемого реальной антенной и идеальной точечной антенной в определённой точке пространства при одинаковой входной мощности. Здесь упоминается концепция точечной антенны. Что это такое? Фактически, это антенна, которая, как люди представляют, равномерно излучает сигналы, а её диаграмма направленности представляет собой равномерно рассеянную сферу. Фактически, антенны имеют направления усиления излучения (далее – поверхности излучения). Сигнал на поверхности излучения будет сильнее, чем значение излучения теоретической точечной антенны, в то время как излучение сигнала в других направлениях ослабевает. Сравнение фактического значения с теоретическим и есть здесь коэффициент усиления антенны.

На картинке изображеноRM-SGHA42-10модель продукта Получить данные

Стоит отметить, что пассивные антенны, которые обычно встречаются в повседневной жизни, не только не увеличивают мощность передачи, но и потребляют её. Причина, по которой они всё ещё считаются усиливающими, заключается в том, что другие направления приносятся в жертву, направление излучения концентрируется, а коэффициент использования сигнала повышается.

2. Расчет коэффициента усиления антенны

Коэффициент усиления антенны фактически отражает степень концентрированного излучения беспроводной мощности, поэтому он тесно связан с диаграммой направленности антенны. Общее понимание заключается в том, что чем уже главный лепесток и чем меньше боковые лепестки в диаграмме направленности антенны, тем выше коэффициент усиления. Итак, как рассчитать коэффициент усиления антенны? Для антенны общего назначения для оценки коэффициента усиления можно использовать формулу G (дБи) = 10Lg {32000/(2θ3 дБ, E × 2θ3 дБ, H)}.
2θ3dB, E и 2θ3dB, H — ширина диаграммы направленности антенны на двух основных плоскостях соответственно; 32000 — статистические эмпирические данные.

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

100 мВт=10 лг100=20 дБм

Затем вычислите общую мощность передачи, равную 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

Другими словами, антенна с усилением +3 дБи может удвоить эквивалентную мощность передачи.

3. Антенны с общим усилением

Антенны наших обычных беспроводных маршрутизаторов являются всенаправленными. Их излучающая поверхность расположена в горизонтальной плоскости, перпендикулярной антенне, где коэффициент усиления излучения максимален, в то время как излучение над верхней и нижней частями антенны значительно ослабевает. Это похоже на то, как если бы вы взяли биту для передачи сигналов и слегка её сплющили.

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

Существует также обычная тарельчатая антенна, которая обычно является направленной. Её излучающая поверхность находится в веерообразной области непосредственно перед тарелкой, а сигналы в других областях полностью ослаблены. Это похоже на то, как если бы на лампочку надевали колпачок прожектора.

Короче говоря, антенны с высоким коэффициентом усиления обладают преимуществами большей дальности и лучшего качества сигнала, но им приходится жертвовать излучением в отдельных направлениях (обычно впустую). Антенны с низким коэффициентом усиления, как правило, имеют большую дальность действия, но малую. Когда беспроводные устройства покидают завод, производители обычно настраивают их в соответствии со сценариями использования.

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