Na tej stronie przedstawimy kolejny podstawowy parametr anteny: zysk anteny.
Zysk anteny
Pojęcie zysku anteny opisuje, ile mocy jest przekazywane w kierunku szczytowego promieniowania w stosunku do źródła izotropowego. Zysk anteny jest częściej podawany niż kierunkowość w arkuszu specyfikacji anteny, ponieważ uwzględnia rzeczywiste straty, które występują.
Antena nadawcza o zysku 3 dB oznacza, że moc odbierana daleko od anteny będzie 3 dB wyższa (dwa razy więcej) niż to, co byłoby odbierane z bezstratnej anteny izotropowej z tej samej mocy wejściowej. Zauważmy, że antena bezstratna byłaby anteną o sprawności anteny 0 dB (lub 100%). Podobnie, antena odbiorcza o zysku 3 dB w danym kierunku odbierze o 3 dB więcej mocy niż bezstratna antena izotropowa.
Zysk anteny jest czasami omawiany jako funkcja kąta. W tym przypadku, jesteśmy w zasadzie wykreślanie wzór promieniowania, gdzie jednostki (lub wielkość wzoru) są mierzone w zysku anteny. Przykładowy wzór promieniowania wykreślony w kategoriach zysku jest pokazany na rysunku 1:
Figure 1. Example Gain Pattern for an Antenna.
However, more often a single number is quoted the gain is the 'peak gain’ over all directions. Zysk anteny (G) może być związany z kierunkowością (D) i sprawnością anteny przez:
 |
|---|
Zysk prawdziwej anteny może być tak wysoki jak 40-50 dB dla bardzo dużych anten talerzowych (chociaż jest to rzadkie). Kierunkowość może być tak niska jak 1,76 dB dla prawdziwej anteny (przykład: krótka antena dipolowa), ale nigdy teoretycznie nie może być mniejsza niż 0 dB. Jednakże, zysk szczytowy anteny może być dowolnie niski z powodu strat lub niskiej sprawności. Elektrycznie małe anteny (małe w stosunku do długości fali częstotliwości, na której działa antena) mogą być bardzo nieefektywne, z zyskiem anteny niższym niż -10 dB (nawet bez uwzględnienia strat niedopasowania impedancji).
Is a High Gain Antenna Advantageous?
Często producenci anten (czy są to anteny wifi, anteny gps, lub anteny tv) określają zysk anteny. Na przykład, producenci anten wifi mogą sprzedawać antenę wifi jako „high gain antenna”, która jest droższa niż podobna antena o niskim zysku. Pytanie brzmi: czy chcemy wysoki zysk?
Odpowiedź brzmi: to zależy. Jeśli wiesz dokładnie, gdzie twój pożądany sygnał pochodzi z, chcesz mieć maksymalny zysk (w kierunku pożądanego) kierunku. Jeśli jednak nie wiesz, skąd będzie pochodził pożądany sygnał, lepiej jest mieć antenę o niskim zysku. Kilka przykładów to wyjaśni.
{ Przykład #1 } – Anteny telewizyjne. Jeśli zamontujesz antenę telewizyjną na dachu i wiesz, że anteny telewizyjne znajdują się na południe (na przykład, na jakimś wzgórzu na południe od miasta), wtedy lepiej jest mieć antenę o dużym zysku. Preferowane są anteny o zysku co najmniej 12-15 dB.
{ Przykład #2 } – GPS (Global Positioning System). Anteny GPS dla urządzeń przenośnych są tylko odbiorcze. Zadaniem anteny gps jest triangulacja pozycji użytkownika poprzez pomiar odbieranego sygnału z wielu satelitów gps, które znajdują się w różnych kierunkach w stosunku do anteny odbiorczej. W tym przypadku bardzo kierunkowa antena nie byłaby preferowana.
{ Przykład #3 } – Anteny komórkowe. Antena komórkowa w smartfonie komunikuje się z jedną wieżą sieci komórkowej. Jednak antena komórkowa może być trzymana w dowolnej orientacji i może znajdować się w dowolnej pozycji w stosunku do wieży sieciowej. Stąd, dla urządzenia mobilnego, preferowane jest posiadanie anteny o niskim zysku.
Uwaga na temat jednostek zysku anteny
Jeśli spojrzysz na arkusz specyfikacji anteny, zazwyczaj zobaczysz jednostki zysku anteny wymienione w dB, dBi lub dBd. Definiuję te terminy poniżej:
dB – decybele, jak już omawialiśmy. 10 dB oznacza 10-krotne zwiększenie energii w stosunku do anteny izotropowej w szczytowym kierunku promieniowania.
dBi – „decybele w stosunku do anteny izotropowej”. To jest to samo co dB, tak jak się tego używa. 3 dBi oznacza dwukrotność (2x) mocy w stosunku do anteny izotropowej w kierunku szczytowym.
dBd – „decybele względem anteny dipolowej”. Zauważmy, że antena dipolowa o długości połowy długości ma zysk 2,15 dBi. Stąd 7,85 dBd oznacza, że zysk szczytowy jest o 7,85 dB większy niż w przypadku anteny dipolowej; jest to o 10 dB więcej niż w przypadku anteny izotropowej.
Antenna Basics
Antenna Tutorial (Home)