La ganancia de la antena es una parte muy importante de la estructura de conocimiento de las antenas y, por supuesto, también es uno de los parámetros importantes para la selección de la antena. La ganancia de la antena también juega un papel importante en la calidad operativa del sistema de comunicación. En términos generales, la mejora de la ganancia depende principalmente de la reducción del ancho del lóbulo radiado en el plano vertical, mientras se mantiene el rendimiento de radiación omnidireccional en el plano horizontal.
1. La definición de ganancia de antena:
Relación entre la densidad de flujo de potencia radiada de una antena en una dirección especificada y la densidad de flujo de potencia radiada máxima de la antena de referencia a la misma potencia de entrada.
→ Preste atención a los siguientes puntos:
(1) Si no está especialmente marcado, la ganancia de la antena se refiere a la ganancia en la máxima dirección de radiación;
(2) En las mismas condiciones, cuanto mayor es la ganancia, mejor es la directividad y cuanto más se desplaza la onda de radio, es decir, aumenta la distancia de cobertura. Sin embargo, el ancho de la velocidad de la onda no se comprimirá y cuanto más estrecho sea el lóbulo, se producirá una peor uniformidad de cobertura.
(3) La antena es un dispositivo pasivo y no puede generar energía. La ganancia de la antena es solo la capacidad de concentrar energía de manera efectiva para irradiar o recibir ondas electromagnéticas en una dirección específica.
2. Fórmula de cálculo de la ganancia de la antena
Podemos entender a partir de la definición de ganancia de antena que la ganancia de antena está estrechamente relacionada con el patrón de antena. Cuanto más estrecho es el lóbulo principal, más pequeño es el lóbulo lateral y mayor es la ganancia.
Antena parabólica MIMO bipolar / con polarización cruzada de 2.4GHz22dBi
(1) Para una antena parabólica, se puede utilizar la siguiente fórmula para aproximar su ganancia:
G (dBi) = 10Lg {4.5 × (D / λ0) ^ 2}
*Nota:
D: diámetro parabólico
λ0: longitud de onda de trabajo central
4.5: Datos empíricos estadísticos
Conector hembra tipo N antena omnidireccional MIMO bipolar de 2.4GHz13dBi
(2) Para una antena omnidireccional vertical, la siguiente fórmula también se puede utilizar para el cálculo aproximado:
G (dBi) = 10Lg {2L / λ0}
*Nota:
L: longitud de la antena
λ0: longitud de onda de trabajo central
3. Obtenga y transmita potencia
La señal de radiofrecuencia emitida por el transmisor de radio se transmite a la antena a través del alimentador (cable) y la antena la irradia en forma de ondas electromagnéticas. Una vez que la onda electromagnética llega al lugar de recepción, la antena la recibe (solo se recibe una pequeña parte de la potencia) y la envía al receptor de radio a través del alimentador. Por lo tanto, en la ingeniería de redes inalámbricas, es muy importante calcular la potencia de transmisión del dispositivo de transmisión y la capacidad de radiación de la antena.
La potencia de transmisión de las ondas de radio se refiere a la energía dentro de un rango de frecuencia determinado y, por lo general, existen dos estándares de medición o medición:
Potencia (W): relativa al nivel lineal de 1 vatio (vatios).
Ganancia (dBm): relativa al nivel proporcional de 1 milivatio (milivatio).
→ Las dos expresiones se pueden convertir entre sí:
dBm = 10xlog ［Potencia mW］
mW = 10 ^ [Ganancia dBm / 10dBm]
En los sistemas inalámbricos, las antenas se utilizan para convertir las ondas de corriente en ondas electromagnéticas. Durante el proceso de conversión, las señales transmitidas y recibidas también se pueden "amplificar". La medida de esta amplificación de energía se llama "ganancia". La unidad de medida para la ganancia de la antena es "dBi".
Dado que la energía de onda electromagnética en un sistema inalámbrico es generada por la energía de transmisión del dispositivo transmisor y la amplificación de la antena, es mejor medir la energía transmitida con la misma ganancia métrica (dB), por ejemplo, la potencia de el dispositivo de transmisión es de 100 mW o 20 dBm; La ganancia de es 10dBi, entonces:
Energía de emisión total = potencia de emisión (dBm) + ganancia de antena (dBi)
＝ 20dBm ＋ 10dBi
＝ 30dBm
O: = 1000 mW ＝ 1W
[Regla 3dB]
→ Cada dB es muy importante en el sistema de "baja potencia", especialmente debe recordarse la "regla de los 3dB".
Cada aumento o disminución de 3dB significa que la potencia se duplica o se reduce a la mitad:
-3dB = 1/2 potencia
-6dB = 1/4 potencia
+ 3dB = 2x potencia
+ 6dB = 4x potencia
Por ejemplo, la potencia de transmisión inalámbrica de 100 mW es de 20 dBm, mientras que la potencia de transmisión inalámbrica de 50 mW es de 17 dBm y la potencia de transmisión de 200 mW es de 23 dBm.
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