På den här sidan presenterar vi en annan grundläggande antennparameter: antennförstärkning.
Antennförstärkning
Termen antennförstärkning beskriver hur mycket effekt som överförs i riktningen för toppstrålning jämfört med riktningen för en isotropisk källa. Antennförstärkning är vanligare än riktverkan i en antennas specifikationsblad eftersom den tar hänsyn till de faktiska förlusterna som uppstår.
En sändarantenn med en förstärkning på 3 dB innebär att den effekt som tas emot långt från antennen kommer att vara 3 dB högre (dubbelt så mycket) än vad som skulle tas emot från en förlustfri isotropisk antenn med samma ingångseffekt. Observera att en förlustfri antenn skulle vara en antenn med en antennverkningsgrad på 0 dB (eller 100 %). På samma sätt skulle en mottagarantenn med en förstärkning på 3 dB i en viss riktning ta emot 3 dB mer effekt än en förlustfri isotropisk antenn.
Antennens förstärkning diskuteras ibland som en funktion av vinkeln. I detta fall plottar vi i huvudsak strålningsmönstret, där enheterna (eller storleken på mönstret) mäts i antennförstärkning. Ett exempel på strålningsmönster plottat i termer av förstärkning visas i figur 1:
Figur 1. Exempel på förstärkningsmönster för en antenn.
Oftast anges dock ett enda tal, förstärkningen är ”toppförstärkningen” i alla riktningar. Antennens förstärkning (G) kan relateras till riktverkan (D) och antennens verkningsgrad genom:
 |
|---|
Vinstförstärkningen för en riktig antenn kan vara så hög som 40-50 dB för mycket stora parabolantenner (även om detta är ovanligt). Direktiviteten kan vara så låg som 1,76 dB för en verklig antenn (exempel: kort dipolantenn), men kan teoretiskt sett aldrig vara mindre än 0 dB. En antenns toppförstärkning kan dock vara godtyckligt låg på grund av förluster eller låg effektivitet. Elektriskt små antenner (små i förhållande till våglängden för frekvensen som antennen arbetar vid) kan vara mycket ineffektiva, med antennförstärkningar som är lägre än -10 dB (även utan att ta hänsyn till impedansmismatchförluster).
Är en antenn med hög förstärkning fördelaktig?
Ofta anger tillverkarna av antenner (vare sig det är wifi-antenner, GPS-antenner eller tv-antenner) antennförstärkningen. Till exempel kan tillverkare av wifi antenner marknadsföra wifi antennen som en ”high gain antenna”, som är dyrare än en liknande antenn med låg förstärkning. Frågan är: vill vi ha hög förstärkning?
Svaret är: det beror på. Om du vet exakt varifrån den önskade signalen kommer vill du ha maximal förstärkning (mot den önskade) riktningen. Om du däremot inte vet var den önskade signalen kommer ifrån är det bättre att ha en antenn med låg förstärkning. Ett par exempel kommer att klargöra detta.
{ Exempel #1 } – TV-antenner. Om du monterar en TV-antenn på ditt tak och vet att antennerna för TV-sändningar ligger söderut (t.ex. på någon kulle söder om staden) är det bättre att ha en antenn med hög förstärkning. Antenner med en förstärkning på minst 12-15 dB är att föredra.
{ Exempel #2 } – GPS (Global Positioning System). GPS-antenner för mobila enheter är endast mottagande. GPS-antennens uppgift är att triangulera din position genom att mäta den mottagna signalen från flera GPS-satelliter, som alla befinner sig i olika riktningar i förhållande till mottagarantennen. I det här fallet skulle en mycket starkt riktad antenn inte vara att föredra.
{ Exempel #3 } – Antenner för mobila mobiltelefoner. Mobilantennen på din smartphone kommunicerar med en enda mast för mobiltelefonnät. Mobilantennen kan dock hållas i vilken riktning som helst och kan vara i vilket läge som helst i förhållande till nätverksmasten. För din mobila enhet är det därför att föredra att ha en antenn med låg förstärkning.
En anmärkning om enheter för antennförstärkning
Om du tittar på specifikationsbladet för en antenn ser du vanligtvis enheter för antennförstärkning som anges i dB, dBi eller dBd. Jag definierar dessa termer nedan:
dB – decibel, som vi har diskuterat. 10 dB innebär 10 gånger mer energi i förhållande till en isotropisk antenn i strålningens toppriktning.
dBi – ”decibel i förhållande till en isotropisk antenn”. Detta är samma sak som dB som vi har använt det. 3 dBi innebär dubbel (2x) effekt i förhållande till en isotropisk antenn i toppriktningen.
dBd – ”decibel i förhållande till en dipolantenn”. Observera att en dipolantenn med halv våglängd har en förstärkning på 2,15 dBi. Därför betyder 7,85 dBd att toppförstärkningen är 7,85 dB högre än för en dipolantenn, vilket är 10 dB högre än för en isotropisk antenn.
Antennens grunder
Antennhandledning (Hem)