Op deze pagina introduceren we een andere fundamentele antenneparameter: de antenneversterking.
Antenneversterking
De term antenneversterking beschrijft hoeveel vermogen wordt uitgezonden in de richting van de piekstraling ten opzichte van die van een isotrope bron. De antenneversterking wordt vaker dan de richtingsgevoeligheid in het specificatieblad van een antenne vermeld, omdat rekening wordt gehouden met de werkelijke verliezen die optreden.
Een zendantenne met een versterking van 3 dB betekent dat het ontvangen vermogen ver van de antenne 3 dB hoger zal zijn (tweemaal zoveel) dan wat zou worden ontvangen van een verliesloze isotrope antenne met hetzelfde ingangsvermogen. Merk op dat een verliesloze antenne een antenne zou zijn met een antenne-efficiëntie van 0 dB (of 100%). Evenzo zou een ontvangstantenne met een versterking van 3 dB in een bepaalde richting 3 dB meer vermogen ontvangen dan een verliesloze isotrope antenne.
De antenneversterking wordt soms besproken als functie van de hoek. In dit geval plotten we in wezen het stralingspatroon, waarbij de eenheden (of de grootte van het patroon) worden gemeten in antenneversterking. Een voorbeeld van het stralingspatroon, uitgezet in termen van versterking, is te zien in figuur 1:
Figuur 1. Voorbeeld van het versterkingspatroon van een antenne:
Vaker wordt echter één getal vermeld, waarbij de versterking de “piekversterking” in alle richtingen is. De antenneversterking (G) kan worden gerelateerd aan de richtingsgevoeligheid (D) en het antenne-rendement door:
 |
|---|
De versterking van een echte antenne kan oplopen tot 40-50 dB voor zeer grote schotelantennes (hoewel dit zeldzaam is). De richtingsgevoeligheid kan bij een echte antenne (voorbeeld: korte dipoolantenne) tot 1,76 dB bedragen, maar kan theoretisch nooit minder dan 0 dB bedragen. De peakgain van een antenne kan echter willekeurig laag zijn door verliezen of een laag rendement. Elektrisch kleine antennes (klein ten opzichte van de golflengte van de frequentie waarop de antenne werkt) kunnen zeer inefficiënt zijn, met antennewinsten lager dan -10 dB (zelfs zonder rekening te houden met impedantiemismatchverlies).
Is een antenne met hoge versterking voordelig?
Vaak geven fabrikanten van antennes (of dat nu wifi-antennes, gps-antennes of tv-antennes zijn) de antennewinst op. Bijvoorbeeld, fabrikanten van wifi antennes kunnen de wifi antenne als een “high gain antenne” op de markt brengen, die duurder is dan een vergelijkbare low gain antenne. De vraag is: willen we high gain?
Het antwoord is: dat hangt ervan af. Als u precies weet waar het gewenste signaal vandaan komt, wilt u een maximale versterking (in de richting van de gewenste richting). Als je echter niet weet waar het gewenste signaal vandaan zal komen, is het beter een antenne met lage versterking te hebben. Een paar voorbeelden zullen dit duidelijk maken.
{ Voorbeeld #1 } – TV Antennes. Als u een TV-antenne op uw dak monteert, en u weet dat de TV-antennes zich in het zuiden bevinden (bijvoorbeeld op een heuvel ten zuiden van de stad), dan verdient een antenne met hoge versterking de voorkeur. Antennes met een versterking van ten minste 12-15 dB verdienen de voorkeur.
{ Voorbeeld #2 } – GPS (Global Positioning System). GPS-antennes voor mobiele apparaten zijn alleen bedoeld voor ontvangst. De taak van de gps-antenne is het trianguleren van uw positie door het ontvangen signaal te meten van meerdere gps-satellieten, die zich allemaal in verschillende richtingen ten opzichte van de ontvangstantenne bevinden. In dit geval verdient een zeer richtingsgevoelige antenne niet de voorkeur.
{ Voorbeeld #3 } – Mobiele cellulaire antennes. De mobiele antenne op uw smartphone communiceert met een enkele zendmast voor het mobiele netwerk. De antenne kan echter in elke stand worden gehouden, en kan zich in elke positie ten opzichte van de netwerkmast bevinden. Daarom wordt voor uw mobiele apparaat de voorkeur gegeven aan een antenne met een lage versterking.
Een opmerking over eenheden voor antenneversterking
Als u op het specificatieblad van een antenne kijkt, ziet u meestal eenheden voor antenneversterking vermeld in dB, dBi of dBd. Ik definieer deze termen hieronder:
dB – decibels, zoals we hebben besproken. 10 dB betekent 10 maal de energie ten opzichte van een isotrope antenne in de piekrichting van de straling.
dBi – “decibels ten opzichte van een isotrope antenne”. Dit is hetzelfde als dB zoals we het tot nu toe gebruiken. 3 dBi betekent tweemaal (2x) het vermogen ten opzichte van een isotrope antenne in de piekrichting.
dBd – “decibels ten opzichte van een dipoolantenne”. Merk op dat een dipoolantenne met een halve golflengte een versterking heeft van 2,15 dBi. 7,85 dBd betekent dus dat de piekversterking 7,85 dB hoger is dan bij een dipoolantenne; dit is 10 dB hoger dan bij een isotrope antenne.
Antenna Basics
Antenna Tutorial (Home)