Nesta página, vamos introduzir outro parâmetro fundamental de antena: ganho de antena.
Ganho de antena
O termo Antenna Gain descreve quanta energia é transmitida na direção da radiação de pico para a de uma fonte isotrópica. O ganho de antena é mais comumente citado que a diretividade na folha de especificações de uma antena porque leva em conta as perdas reais que ocorrem.
Uma antena transmissora com um ganho de 3 dB significa que a potência recebida longe da antena será 3 dB mais alta (o dobro) do que a que seria recebida de uma antena isotrópica sem perdas com a mesma potência de entrada. Note que uma antena sem perdas seria uma antena com uma eficiência de antena de 0 dB (ou 100%). Da mesma forma, uma antena de recepção com um ganho de 3 dB em uma determinada direção receberia 3 dB mais potência do que uma antena isotrópica sem perdas.
Antena Ganho é por vezes discutido em função do ângulo. Neste caso, estamos essencialmente traçando o padrão de radiação, onde as unidades (ou magnitude do padrão) são medidas no ganho da antena. Um exemplo do padrão de radiação plotado em termos de ganho é mostrado na Figura 1:
Figure 1. Exemplo de padrão de ganho para uma antena.
No entanto, mais frequentemente um único número é citado como o ‘ganho de pico’ em todas as direções. O ganho da antena (G) pode ser relacionado à diretividade (D) e eficiência da antena por:
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O ganho de uma antena real pode chegar a 40-50 dB para antenas de prato muito grandes (embora isso seja raro). A diretividade pode ser tão baixa quanto 1,76 dB para uma antena real (exemplo: antena dipolo curta), mas nunca pode teoricamente ser inferior a 0 dB. Entretanto, o ganho de pico de uma antena pode ser arbitrariamente baixo por causa de perdas ou baixa eficiência. Antenas eletricamente pequenas (pequenas em relação ao comprimento de onda da freqüência em que a antena opera) podem ser muito ineficientes, com ganhos de antena inferiores a -10 dB (mesmo sem levar em conta a perda de incompatibilidade de impedância).
É uma antena de alto ganho vantajoso?
A maioria dos fabricantes de antenas (sejam elas antenas wifi, gps ou tv) especificam o ganho da antena. Por exemplo, os fabricantes de antenas wifi podem comercializar a antena wifi como uma “antena de alto ganho”, que é mais cara do que uma antena similar de baixo ganho. A questão é: queremos antenas de alto ganho?
A resposta é: depende. Se você sabe exatamente de onde seu sinal desejado está vindo, você gostaria de ter o máximo ganho (em direção à direção desejada). Entretanto, se você não sabe de onde o sinal desejado virá, é melhor ter uma antena de baixo ganho. Alguns exemplos deixarão isso claro.
{ Exemplo #1 } – Antenas de TV. Se você montar uma antena de TV no seu telhado, e conhecer as antenas de transmissão de tv ao sul (por exemplo, em alguma colina ao sul da cidade), então é preferível ter uma antena de alto ganho. Antenas com ganho de pelo menos 12-15 dB são preferidas.
{ Exemplo #2 } – GPS (Global Positioning System). As antenas GPS para dispositivos móveis são recebidas apenas. A função da antena gps é triangular a sua posição medindo o sinal recebido de vários satélites gps, que estão todos em diferentes direcções em relação à antena de recepção. Para este caso, não seria preferível uma antena muito direccional.
{ Exemplo #3 } – Antenas Celulares Móveis. A antena celular do seu smartphone comunica-se com uma única torre de rede celular. No entanto, a antena celular pode ser mantida em qualquer orientação, e pode estar em qualquer posição em relação à torre de rede. Portanto, para o seu dispositivo móvel, é preferível ter uma antena de baixo ganho.
Uma nota sobre Unidades para ganho de antena
Se você olhar para a folha de especificações de uma antena, você normalmente verá unidades para ganho de antena listadas em dB, dBi ou dBd. Eu defino estes termos abaixo:
dB – decibéis, como temos vindo a discutir. 10 dB significa 10 vezes a energia relativa a uma antena isotrópica na direção de pico da radiação.
dBi – “decibéis relativos a uma antena isotrópica”. Isto é o mesmo que dB que temos estado a utilizar. 3 dBi significa duas vezes (2x) a potência relativa a uma antena isotrópica na direção de pico.
dBd – “decibéis relativos a uma antena dipolo”. Note que uma antena dipolo de meio comprimento de onda tem um ganho de 2,15 dBi. Assim, 7,85 dBd significa que o pico de ganho é 7,85 dB superior a uma antena dipolo; isto é 10 dB superior a uma antena isotrópica.
Básico da Antena
Tutorial da Antena (Home)