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O ganho da antena é uma parte muito importante da estrutura de conhecimento das antenas e, claro, também é um dos parâmetros importantes para a seleção da antena. O ganho da antena também desempenha um grande papel na qualidade operacional do sistema de comunicação. De maneira geral, a melhora do ganho depende principalmente da redução da largura do lóbulo irradiado no plano vertical, mantendo o desempenho da radiação omnidirecional no plano horizontal.
1. A definição de ganho da antena:
A razão entre a densidade de fluxo de potência irradiada de uma antena em uma direção especificada e a densidade de fluxo de potência máxima irradiada da antena de referência na mesma potência de entrada.
→ Preste atenção aos seguintes pontos:
(1) Se não for especialmente marcado, o ganho da antena se refere ao ganho na direção de radiação máxima;
(2) Nas mesmas condições, quanto maior o ganho, melhor a diretividade e mais longe a onda de rádio viaja, ou seja, a distância de cobertura aumenta. No entanto, a largura da velocidade da onda não será comprimida e quanto mais estreito for o lóbulo, resultando em uma uniformidade de cobertura mais pobre.
(3) A antena é um dispositivo passivo e não pode gerar energia. O ganho da antena é apenas a capacidade de concentrar energia de forma eficaz para irradiar ou receber ondas eletromagnéticas em uma direção específica.
2. Fórmula de cálculo do ganho da antena
Podemos entender a partir da definição de ganho da antena que o ganho da antena está intimamente relacionado ao padrão da antena. Quanto mais estreito for o lobo principal, menor será o lobo lateral e maior será o ganho.
Antena parabólica MIMO bipolar / de polarização cruzada de 2.4 GHz22dBi
(1) Para uma antena parabólica, a seguinte fórmula pode ser usada para aproximar seu ganho:
G (dBi) = 10Lg {4.5 × (D / λ0) ^ 2}
*Nota:
D: Diâmetro parabólico
λ0: Comprimento de onda de trabalho central
4.5: Dados empíricos estatísticos
Conector fêmea tipo N de antena MIMO omnidirecional bipolar de 2.4 GHz 13dBi
(2) Para uma antena omnidirecional vertical, a seguinte fórmula também pode ser usada para cálculo aproximado:
G (dBi) = 10Lg {2L / λ0}
*Nota:
L: comprimento da antena
λ0: Comprimento de onda de trabalho central
3. Ganhe e transmita potência
A saída do sinal de radiofrequência pelo transmissor de rádio é transmitida para a antena através do alimentador (cabo) e irradiada pela antena na forma de ondas eletromagnéticas. Depois que a onda eletromagnética chega ao local receptor, ela é recebida pela antena (apenas uma pequena parte da energia é recebida) e enviada para o receptor de rádio através do alimentador. Portanto, na engenharia de rede sem fio, é muito importante calcular a potência de transmissão do dispositivo de transmissão e a capacidade de radiação da antena.
A potência de transmissão das ondas de rádio se refere à energia dentro de uma determinada faixa de frequência, e geralmente existem dois padrões de medição ou medição:
Potência (W): Relativo ao nível linear de 1 watt (Watts).
Ganho (dBm): Relativo ao nível proporcional de 1 miliwatt (Miliwatt).
→ As duas expressões podem ser convertidas uma na outra:
dBm = 10xlog [Potência mW]
mW = 10 ^ [Ganho dBm / 10dBm]
Em sistemas sem fio, as antenas são usadas para converter ondas de corrente em ondas eletromagnéticas. Durante o processo de conversão, os sinais transmitidos e recebidos também podem ser "amplificados". A medida dessa amplificação de energia é chamada de "Ganho". A unidade de medida para o ganho da antena é "dBi".
Uma vez que a energia das ondas eletromagnéticas em um sistema sem fio é gerada pela energia de transmissão do dispositivo de transmissão e a amplificação da antena, é melhor medir a energia transmitida com o mesmo ganho métrico (dB), por exemplo, a potência de o dispositivo de transmissão é 100mW ou 20dBm; O ganho de é 10dBi, então:
Energia de emissão total = potência de emissão (dBm) + ganho da antena (dBi)
= 20dBm + 10dBi
= 30dBm
Ou: = 1000mW = 1W
[Regra 3dB]
→ Cada dB é muito importante no sistema de "baixa potência", especialmente a "regra 3dB" deve ser lembrada.
Cada aumento ou diminuição de 3dB significa que a potência é dobrada ou reduzida pela metade:
-3dB = 1/2 potência
-6dB = 1/4 potência
+ 3dB = 2x potência
+ 6dB = 4x potência
Por exemplo, a potência de transmissão sem fio de 100mW é 20dBm, enquanto a potência de transmissão sem fio de 50mW é de 17dBm e a potência de transmissão de 200mW é 23dBm.
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