Многие из читателей и знакомых обращаются ко мне с советом какую антенну выбрать. Это нужно, например, для установки усилителя сотового сигнала в частном доме, телевизионной антенны или USB-модема с внешней антенной. Выбор моделей сейчас очень велик, а цены вполне приемлемые. Сегодня мы рассмотрим главную характеристику любой антенны — коэффициент усиления и разберёмся какой практический смысл он несёт.
Что такое коэффициент усиления и как он влияет на антенну?
Как я понял из комментариев к антеннам на известном китайском интернет-магазине, большинство понимают коэффициент усиления (КУ) буквально: на сколько он усиливает сигнал по сравнению с работой устройства без антенны. Но такая формулировка вводит покупателей в заблуждение, а продавцы подробно не объясняют каждую характеристику.
На самом деле, коэффициент усиления показывает способность антенны принимать и передавать сигнал в заданном направлении . Рассчитывается он как отношение мощности необходимой для создания напряжённости данной антенны в нужном направлении к мощности, которую нужно было бы подвести к эталонной антенне для создания такой же напряжённости поля в той же точке.
Антенны. Как работают антенны простыми словами. ч.7.3 — Измеряем усиление антенны правильно
За эталонную антенну в СВЧ-диапазоне понимается идеальная антенна со сферической диаграммой направленности, то есть такая антенна которая излучает сигнал абсолютно во все стороны. На практике создать такую антенну невозможно. Но для оценки способности антенны передавать сигнал в нужном направлении она подходит очень хорошо. Взгляните на рисунок:
Чем сильнее антенна излучает/принимает сигнал в заданном направлении — тем выше коэффициент усиления
Чем сильнее антенна будет передавать сигнал в одном направлении — тем выше будет её коэффициент усиления. С другой стороны, чем ближе будет диаграмма направленности к круговой — тем ниже будет коэффициент усиления. Всё просто.
Теперь посмотрим на реальные примеры антенн, которые можно купить в интернет-магазине. На рисунке ниже вы можете сравнить внешний вид антенны и её диаграмму направленности, то есть то как сигнал распространяется от антенны из условной точки, где эта антенна расположена. Внизу я показал значения коэффициента усиления этих антенн:
У штыревой антенны самый низкий коэффициент усиления, так как она излучает вокруг себя
Чем ближе диаграмма направленности к сфере — тем ниже её коэффициент усиления. Даже если бы удалось создать антенну максимально близкую к эталонной (сфере), то её бы коэффициент усиления всё также был бы больше 1, так как в этот показатель также включаются внутренние потери в самой антенне .
Подведём итог. Коэффициент усиления — это характеристика антенны, которая показывает как хорошо она передаёт и принимает сигнал из заданного направления. Поэтому, если Вы точно знаете где находится сотовая вышка, то лучше брать антенну с высоким коэффициентом усиления. Но если Вам нужно создать покрытие в помещении, то лучше покупать штыревую антенну, которая излучает во все подряд стороны.
Иными словами, выбор конкретного типа антенны с тем или иным коэффициентом усиления зависит от тех задач, которые эта антенна будет решать.
Источник: dzen.ru
Что такое коэффициент усиления антенны: ответ Wi-Fi-Гида
Всем привет! Я не буду вас грузить сложными понятиями, а также формулами. Те люди, которые их знают, на эту статью точно не попадут. Я постараюсь приблизительно представить в вашей голове, что же такое коэффициент усиления антенны. Во второй главе я расскажу, как можно усилить Wi-Fi или мобильный интернет (3G, 4G), так же как можно ловить или передавать интернет на многие километры.
Если у вас останутся вопросы после прочтения статьи, то пишите в комментариях.
Разбор
Давайте начнем с самого начала. Все эти антенны нужны для излучения радиоволн. Что же такое радиоволны? – это электромагнитное излучение. Её используют почти везде – мобильна связь 3G, 4G, 5G, LTE, Wi-Fi, спутниковый интернет, радио и т.д.
Свет является такой же волной, только имеет более высокую частоту. Давайте представим себе, что у нас есть лампочка. Мы возьмем эту лампочку и прикрутим её в большой комнате. Если включить эту лампочку, то свет начнет светить во все стороны. Так как комната большая, то большая часть углов будут еле-еле подсвечены или будут полностью погружены во мрак.
Теперь мы возьмем, и с одной стороны лампочки установим специальный отражатель с зеркальной поверхностью. Теперь лампа начнет светить только в одну сторону – пучок света стал сильнее и может осветить даже более темные участки и углы. Если отражатель сделать уже по отношению к выходному свету, то пучок станет также уже, а расстояние, на которое сможет пройти свет без серьезного затухания, станет выше. Но с других сторон, где свету преграждает стенки отражателя – везде будет тьма. На таком принципе работаю все фонарики.
А теперь мы подобрались к простому определению. Коэффициент усиления (КУ) антенны – это способность антенны концентрировать сигнал в определенном направлении, при этом возможность как принимать, так и передавать сигнал.
Рассчитывается как отношение мощности, которая необходима, чтобы создать напряжение антенны в концентрированном направлении, к мощности, которая нужна была бы (в теории), чтобы подвести к эталонной антенне для создания такой же напряженности поля в той же точке.
Пока ничего не понятно? Смотрите, эталонная антенна – это та антенна, которая как наша лампочка распространяет радиоволны во все стороны. А вот реальная антенна – это как раз та самая лампочка с отражателем, которая концентрирует сигнал в определенный пучок.
Посмотрите на рисунок выше. КУ – это как раз размер того самого пучка. Чем выше КУ, тем сам пучок имеет меньший угол, но более высокую длину или, если быть точнее, дальность распространения. КУ антенны измеряется в децибелах (дБ, дБи, дБд). В характеристиках роутера, а также у 3G/4G или Wi-Fi антенн обычно используется показатель dBi (или дБи).
Посмотрите на картинку ниже. Как понятно из картинки, чем больше параметр dBi, тем дальше летит радиоволна. Но тут также нужно учитывать, что сам размер пучка становится меньше.
Именно поэтому дома у роутера устанавливают всенаправленные антенны с dBi от 3 до 5, чтобы не приходилось ходить с телефоном и ловить этот самый пучок. Но если вы хотите передать интернет с вай-фай на несколько километров по мосту, то уже используют устройства с большим показателем КУ – от 15 dBi и больше.
Как улучшить сигнал и усилить антенну?
Смотря для чего вы хотите это сделать. Для домашнего Wi-Fi можно сделать отдельную всенаправленную антенну. Особенно это помогает, если антенки у маршрутизатора внутренние. Второй вариант, если вы хотите построить вай-фай мост.
Что такое Wi-Fi мост? Представим ситуацию, что вы живете в частном доме. А ваш брат через пару километров в многоэтажке. Все провайдеры вам отказывают проводить интернет. 3G/4G не ловит, и тогда на помощь может прийти Wi-Fi мост.
Ваш брат покупает (или делает сам) Wi-Fi пушку, которая подключена к его роутеру. Вы делаете или покупаете аналогичное устройство.
Обе эти Wi-Fi пушки из-за большого КУ должны быть направлены точно друг на друга. Вспоминаем, чем больше КУ, тем дальше летит радиоволна, но имеет меньший размер луча. Вот таким вот образом можно передать вай-фай с интернетом по мосту на несколько километров.
Если же вы хотите усилить мобильный сигнал, то все делается примерно аналогично. Покупаем или делаем узконаправленную антенну с высоким КУ. Направляем её на вышку. Антенну можно подключить к повторителю дома. Опять же есть как самодельные варианты, так и покупные.
О тех и других я уже подробно писал тут.
Формула
Видео
Если еще остались вопросы, то можете посмотреть полезное видео ниже или обратиться ко мне в комментариях.
Источник: wifigid.ru
Что такое dBi простыми словами
Высшее образование по специальности «Информационные системы». Опыт работы системным администратором — 5 лет.
Задать вопрос
При покупке передающих устройств, вроде маршрутизаторов, ретрансляторов или чего-то подобного, большое внимание уделяется характеристикам. Не все из них понятны для тех людей, которые не сталкиваются с подобным оборудованием постоянно. Сегодня расскажем о том, что такое dBi, на каких устройствах встречается и стоит ли обращать внимание на эту характеристику при покупке.
Содержание
- Что такое dBi
- Формула
- На простом примере
- Разница между dBi и dBm
- Как усилить дБи для антенны в домашних условиях
- Заключение
Что такое dBi
Для начала стоит сказать, что такое децибел. Эта величина часто используется в электросвязи, акустике, радиотехнике, в теории систем автоматического управления. Это относительная величина, которая рассчитывается по формуле, так что в разных научных направлениях децибелы могут иметь разные значения. В общем случае они показывают во сколько раз какой-то сигнал сильнее или слабее другого.
dBi (русское дБи) — изотропный децибел (децибел относительно изотропного излучателя). Он показывает коэффициент усиления мощности сигнала относительно идеальной изотропной антенны. Изотропная антенная излучает идеально во всем радиус действия сигнала. То есть, она имеет идеально круглую сферу распространения сигнала, когда во все стороны сигнал идет с одинаковой силой.
Эталонная антенна, так называемый изотропный излучатель — идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Это виртуальный объект, к параметрам которого стоит стремится, чтобы достичь наибольшей эффективности.
В реальной жизни таких антенн не бывает. У каждого устройства есть определенная направленность антенны, так что в одну из сторон сигнал идет активнее, а в других направлениях он слабее, чем у изотропной антенны. Вот в характеристиках и указывается это усиление относительно идеальной антенный в формате дБи.
Формула
Есть формула для расчета самого показателя дБи, но для пользователя любых устройств, вроде Wi-Fi роутера,3G или 4G модемов или других передающих девайсов она сама по себе не имеет смысла. За вас уже все посчитано, а в характеристиках указано dBi gain, дБи или еще что-то подобное. Зато можно использовать формулу, чтобы посчитать, на сколько антенная усилит исходный сигнал.
Формула выглядит так: G(dBi) = 10log(G), где:
- G(dBi) – коэффициент усиления изотропной антенны, выраженный в децибелах;
- (G) – сколько раз сильнее антенна принимает (передает) от изотропной антенны ( в линейном масштабе).
На картинке приведена формула, которая поможет вам понять гораздо лучше то, как работает сам этот параметр. В следующем разделе приведем пример расчета, в котором по этой формуле переведем непонятные дБи в понятные «разы». Если не хотите заниматься самостоятельным счетом, то в интернете есть онлайн калькуляторы перевода одного параметра в другой.
На простом примере
Когда смотрите в характеристики роутера или в описание сигнала модема, то часто встречаете параметры 3 – 5 dBi, редко попадаются значения больше пятерки. Посчитаем во сколько раз усилит сигнал антенна с указанным параметром 5 дБи, для чего немного преобразуем ранее указанную формулу:
В итоге получается, что такая антенна увеличит мощность сигнала в 3 с небольшим раза. При 10 дБи усиление будет уже в 10 раз, а при 3 дБи усиление будет всего в два раза. Если вам попадется какое-то нестандартное значение параметра, то сможете посчитать значение усиления по формуле или найдете итоговой ответ в интернете.
При таком подходе вам сразу будет понятнее, какое устройство стоит брать. Например, что лучше, роутер с передатчиком 11 дБм и антенной в 8 дБи или же мощностью 20 с антенной в 5 дБи? Если просто так читать характеристики, то тут ничего непонятно. Если же конвертировать в разы и перемножить, то у первого получится мощность передатчика 69,41, а у второго 63,2. То есть второй оказался слабее, сначала покажется, что не намного, но это не так.
Сам по себе параметр dBi мало на что влияет, вам нужно соотносить его с мощностью передатчика, чтобы понять итоговую выходную мощность устройства.
Также при выборе устройства вам нужно будет учитывать и направленность антенны. Всенаправленных антенн не бывает, все равно в какую-то из сторон сигнал передается лучше, чем в другую. Это стоит учитывать при выборе места для устройства. Если в типовой квартире при достаточной мощности передатчика ловить будет все равно везде, то вот при настройке вай фай моста направление антенны важно.
При передаче сигнала на большие расстояние антенну направляют точно на приемник. Чем больше точность, тем лучше проходит сигнал между устройствами. Чем чище и мощнее сигнал, тем меньше потерь при передаче, меньше приходится повторно отправлять данные, а значит, скорость обмена информацией увеличивается.
Подобный эффект можно наблюдать и дома, если направите «рожки» своего роутера в правильную сторону. Обычно у них направление усиления сигнала такое же, как показано на картинке, но в отдельных случаях имеются и отличия.
Если вы поставите свои антенны так, чтобы усиленный сигнал шел в те комнаты, в которых он обычно слабый, то сможете наблюдать увеличение силы сигнала и некоторое повышение скорости из-за уменьшения потерь при передаче.
Разница между dBi и dBm
Также при выборе роутера или другого устройства вы можете увидеть параметр dBm. Он обозначает вообще другой параметр и относится к передатчику, а не к антенне или усилителю сигнала. В нем тоже не все так просто, как кажется незнакомому с темой человеку.
dBm (дБм) – создан для удобства обозначения характеристик. Этот параметр было решено принять за эталон (нулевой уровень) и относительно ее измерять уровень уже в децибелах. Так, если принять за нулевой уровень — 1мВт и относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм (1мВт = 0 дБм).
| дБм | мВт | дБм | мВт |
| -18,0 | 0,0158 | 7 | 5,01 |
| -17,0 | 0,0200 | 8 | 6,31 |
| -16,0 | 0,0251 | 9 | 7,94 |
| -15,0 | 0,0316 | 10 | 10,0 |
| -14,0 | 0,0398 | 11 | 12,6 |
| -13,0 | 0,0501 | 12 | 15,8 |
| -12,0 | 0,0631 | 13 | 20,0 |
| -11,0 | 0,0794 | 14 | 25,1 |
| -10,0 | 0,100 | 15 | 31,6 |
| -9,0 | 0,126 | 16 | 38,8 |
| -8,0 | 0,158 | 17 | 50,1 |
| -7,0 | 0,200 | 18 | 63,1 |
| -6,0 | 0,251 | 19 | 79,4 |
| -5,0 | 0,316 | 20 | 100 |
| -4,0 | 0,398 | 21 | 126 |
| -3,0 | 0,501 | 22 | 158 |
| -2,0 | 0,631 | 23 | 200 |
| -1,0 | 0,794 | 24 | 251 |
| 0 | 1,00 | 25 | 316 |
| 1 | 1,26 | 26 | 398 |
| 2 | 1,58 | 27 | 501 |
| 3 | 2,00 | 28 | 631 |
| 4 | 2,51 | 29 | 794 |
| 5 | 3,16 | 30 | 1000 |
| 6 | 3,98 | 31 | 1300 |
Как можете видеть из таблички, зависимость одного параметра от другого сложно запомнить. В итоге покупатель часто путается в цифрах и берет не то оборудование, которое нужно, а то, которое лучше себя подает. Вот смотришь на характеристики: у одного мощность передатчика 11, а у другого 14 дБм, ведь смешная разница же получается! А на самом деле у второго устройства передатчик в два раза мощнее.
Из-за таких неочевидных средств измерения мощности передатчика, к которым плюсом идут коэффициенты усиления антенны, считающиеся тоже неочевидным образом, люди плохо понимают какое устройство и насколько мощнее передает сигнал. В итоге может быть куплен девайс с «чуть-чуть» меньшими характеристиками, но с несколькими дополнительными и не такими уж нужными функциями.
Как усилить дБи для антенны в домашних условиях
Практических способов усиления именно дБи своими силами почти нет. Если у антенны есть какие-то параметры, то такими они и останутся. Если у вашего роутера съемные антенны, то можно купить более мощные передатчики для своего девайса – это будет наиболее эффективным способом.
Обычно же под усилением дБи понимают усиление сигнала. В этом случае может помочь несколько способов:
- Смена места маршрутизатора. Не ставьте свой роутер в угол из бетонных стен или рядом с другими устройствами, которые также могут излучать радио-сигналы. Найдите относительно открытое место, расположенное примерно по центру квартиры или дома. Также установите устройство повыше, чтобы было меньше помех для прохождения сигнала.
- Сориентируйте антенны. Обычно они установлены как попало. Попробуйте поставить их строго вертикально, если сигнал должен распространяется по горизонтали. Поиграйте с углом наклона антенн, чтобы добиться лучшего сигнала в той точке, в которой его сейчас не хватает.
- Используйте сеть 5 GHz, если ваше устройство поддерживает её. На 2.4 GHz работает большинство бытовых устройств, так что помех для сигнала, особенно в многоквартирных домах, может быть очень много.
- Зайдите в настройки роутера и проверьте, что мощность сигнала там выставлена на 100 процентов.
Заключение
Теперь должно быть понятно, что именно производители подразумевают под параметрами дБм и дБи. Большинство людей на них мало обращает внимания при покупке, сосредотачиваясь на других характеристиках маршрутизатора. Такой поход сработает, если вы покупаете устройство в одно или двухкомнатную квартиру, в который межкомнатные стены не сделаны из чистого бетона. Если нужно обеспечить качественный сигнал на большой территории, то на передатчик и антенну смотрите в первую очередь.
Пользуйтесь таблицами для перевода дБм в мВт и сразу же умножайте на то количество раз, в которое антенная может усилить сигнал. Только придя к конечным числам вы сможете понять какое устройство насколько мощнее. Если же не уверены в том, какая антенная подойдет вам, то возьмите такой роутер, в который можно устанавливать сменные антенны. Тогда, в случае проблем, сможете купить такую, что подойдет для вашего сигнала, примерно прикинув во сколько раз нужно усилить передатчик.
Источник: help-wifi.ru