Чи означає більш високий dBi для даної антени?

Нещодавно я придбав цей (смішно дорогий) модуль Bluetooth для свого Arduino у SparkFun. На сторінці товару написано, що він був випробуваний на 100 м. Я зв’язався зі SparkFun для отримання інформації про їх налаштування, і вони сказали, що для досягнення діапазону 100 м вони використовували цю антену 2,2 дБі .

Я припускаю, що будь-яка (2,4 ГГц) 2,2 дБі антена дасть подібні, 100 м, результати: це правильно?

Однак у мене є ця антена 7 dBi . Якщо я використаю це, я зможу отримати подальший діапазон, ніж від антени 2,2 дБі?

Так, ви отримаєте більше сигналу від 7 дБІ антени, ніж 2,2 дБІ (конкретно 4,8 дБ). Він вирішує, що випромінюючи енергію більш напрямлено, ніж антена ідеї, яка випромінює рівномірно у всіх напрямках (0 дБІ).

Ця підвищена сила сигналу на 4,8 дБ становить 10 ^ (4,8 / 10) = в 3 рази більше потужності. Це збільшить ваш асортимент приблизно на 70% в ідеальних умовах.

Оскільки він спрямований, вам потрібно буде вказати його більш уважно. Зокрема, пов'язана антена - це майже вертикальний провід. Він випромінюється по колу навколо антени; ваш приймач не повинен бути набагато вище або нижче цієї площини.

Ви можете придумати антени, подібні до вашого зору. 0dB вважав би вас таким же, як ви, нічого штучного.

Тепер ви вирішили, що хочете скористатися парою бінокля, щоб побачити далі. Проблема з біноклями полягає в тому, що діапазон перегляду не такий великий, як у вас. Однак бінокль корисний, вони дозволяють вам бачити речі, які ви раніше не могли бачити. Це схоже на, скажімо, антену 2,2 дБ.

Тепер ви вирішили, що хочете бачити ще далі, тому витягнете телескоп. Знову ви обмежуєте кут огляду, але це варто того, щоб побачити далі. Це було б як антена 7dB.

Антени трохи складніші, їх базовою лінією було б можливість рівномірно бачити в усіх напрямках (вгору, вниз, вперед, назад, ви їх називаєте) одночасно. Така ситуація називається ізотропною антеною. Звідси походить 'я' в дБ, і це наша основна лінія.

Повертаючись до прикладу біноклів і телескопів, антени додають цьому рівень складності через повний 360 * погляд, з якого ви починаєте. У вас може бути одна антена, яка має малюнок, який все ще дозволяє бачити спереду, ззаду, зліва та праворуч, але не дозволяє бачити вище або під собою. Цей тип антени може мати прибуток, оскільки ви вирізаєте вище та нижче. Здебільшого це все-таки слід врахувати всенаправлену антену, оскільки вона все ще має перегляд 360 *, але вона не зможе дуже добре отримувати прямо або вище антени.

Основна концепція, яку я намагаюся пройти, - це те, що виграш не може просто вийти ні звідки, вам доведеться пожертвувати деякою частиною антени, щоб отримати прибуток до іншої частини антени.

Отже, до вашого питання про:

Я припускаю, що будь-яка (2,4 ГГц) 2,2 дБІ антена дасть подібні, 100 м, результати

Не обов'язково. В основному у вас може бути антена 2.2dBI, яка має дійсно незвичайний малюнок антени, що призводить до того, що у вас буде багато нулів, у яких у вас буде мало діапазону, а в інших областях може бути дальність 100 м. Щоб дійсно з'ясувати, вам потрібно зануритися в аркуш антен.

Варто зазначити, що виробники антен завжди будуть робити все можливе, щоб спробувати зробити їх антену кращою, ніж конкуренти. Це означає, що вони можуть вимірювати свої коефіцієнти посилення антени дещо по-різному, щоб отримати якомога більшу кількість. З будь-якими хорошими антенами ви зможете отримати належні схеми антен.

Існуючі відповіді здебільшого стосувалися вашого питання, але просто для нащадків я хочу уточнити пару речей.

Ви повинні бути обережними з dBi, оскільки це не еквівалентно загальній випромінюваній потужності. Різні антени можуть мати істотно різну ефективність.

Що вам каже dBi - це максимальний коефіцієнт підсилення з усіх можливих напрямків у порівнянні з ідеальною антеною, яка випромінює рівномірно та всенаправлено (ізотропно). Ви також повинні зауважити, що це відношення і що воно знаходиться в логарифмічній шкалі, тому 3 дБ в 2 рази більше, тоді як на 20 дБ в 100 разів більше (а i в dBi означає ізотропне).

У будь-якому разі, важливо усвідомити, що антена 2,2 дБі може мати жахливий коефіцієнт посилення в будь-якому напрямку, за винятком того, на що вона прямо спрямована (вузька ширина променя) і фактично випромінює меншу загальну потужність, ніж всенаправлена ​​антена. *

Якщо ви перебуваєте в умовах прямого зору (LOS), цей пік посилення, мабуть, є все важливим, якщо антена насправді правильно вказана на іншу антену. ** Однак у внутрішніх та нелінійних умовах У зоні зору (NLOS) ви можете отримати величезну кількість багатопроменевих шляхів, які створюватимуть шалені схеми перешкод - сигнал відскакує від підлоги, стелі, холодильника, телефону тощо, і залежно від того, де ви знаходитесь ці різні відображення може додати конструктивно або руйнівно, надаючи різко відмінну отриману силу. У цих середовищах NLOS ефективність антени (загальна випромінювана потужність) часто має значення набагато більше, ніж спрямованість (dBi).

* Наприклад, досконала антена на 3 дБі (2х коефіцієнт підсилення) випромінювала б всю свою потужність у 180 градусах, як по азимуту, так і по висоті (думаю, половина сфери). Це реально ніколи не досягається, оскільки це завжди поступова зміна коефіцієнта посилення (особливо, коли ви дивитеся на шаблони променів, вони зазвичай малюють лінію 3 дБ, теплова карта показує поступове зміна). Однак антена, яка досягла коефіцієнта посилення в 3 дБі лише за 18 промірних променів, також вважалася б антеною 3 дБі, навіть незважаючи на те, що вона випромінює 1/100-ту потужність (оскільки вона по 1 азіатській ширині по ширині і 1/10-а, як широкий по висоті).

** За відсутності будь-яких інших об'єктів / віддзеркалень, інша антена отримала б лише ту енергію, яка безпосередньо випромінювалась до неї, так що насправді не має значення, яке посилення має в будь-якому іншому напрямку. Хоча насправді навіть при відскоках на землю ви можете отримати деякі гнучкі шаблони перешкод.

Заключна думка - якщо ви подивитеся на калькулятор втрат вільного простору, наприклад, https://www.pasternack.com/t-calculator-fspl.aspx , цей коефіцієнт збільшення 2,2 дБі дає приблизно 22 м додаткового діапазону (такий же траєкторій на 78 м для антени 0 дБі, як 100 м для антени 2,2 дБі). Ваша антена 7 dBi дала б ще 75 м, до 175 м для того ж шляху. Знову ж таки, це лише в ідеальному вільному просторі (відсутність відображень / поглинання) та ідеально загостреній антені.

Слід також зазначити, що ви можете порушити закон із занадто високим коефіцієнтом посилення антени - FCC обмежує неліцензовану передачу в діапазоні 2,4 ГГц до 1 Вт ЕІРП (еквівалентна ізотропна випромінювана потужність). Крім того, на деякій відстані протокол bluetooth, ймовірно, фактично почне виходити з ладу, оскільки затримка від швидкості світла (приблизно 1 нас в обидва кінці на 175 м) може зламати речі (хоча я набагато більше знайомий з WiFi).

Так, ізотропний означає справжнє "всенаправлене". Оскільки гумова ducky або патч-антена має нульові зони, вона посилає більше в деяких напрямках в сторону антени. Це посилення, як правило, 2 ~ 3dBi ... пояснює втрату в інших напрямках.

Високо спрямована телевізійна антена та супутниковий антен починають часто від 16 ~ 24 дБі. Коефіцієнт посилення і проміння пікового напрямку є компромісом від ізотропних.

Це означає для вас, що коли ви перебуваєте на бахромі, вони тепер можуть націлитись на 5dB більше, що є величезним, і це введе вас у режим без помилок. Але як вузька фара променя, це також означає, що якщо ви далеко і не знаєте напрямок до маршрутизатора або стільникової башти, ви, швидше за все, загубитесь, поки не будете контролювати свій RSSI або не отримувати показник сили сигналу на мобільний телефон. Однак для Wifi він служить подвійним призначенням. Після того, як з'єднання встановлено, воно повертається до швидкості передачі даних, а не до сигналу в деяких випадках, наприклад, в ОС OSX Apple, і якщо ви втрачаєте сигнал, вам потрібно прагнути підтримувати хороший зв'язок.

Для прямої ідеальної точки "без перешкод", яка вказує на чітку лінію сайту, поліпшення на 5 дБ означає, що ви можете майже подвоїти відстань. У місті це рідко трапляється, тому відстань не настільки значна, як здатність орієнтуватися на сигнал і подалі від перешкод.

Якби хтось хотів обчислити втрату шляху, він може використати "рівняння передачі Фріса" для втрати шляху. Це не враховує шумову підлогу приймача, багатоповерхові мертві зони та втрати шляху від будівель, дерев, дощу тощо.

Діапазон, R - у метрах, як і лямбда - довжина хвилі передавача Ft і посилюється для обох антен Gr, Gt.

Я припускаю, що будь-яка (2,4 ГГц) 2,2 дБІ антена дасть подібні, 100 м, результати

Ні. Я не фахівець з антен, але чув про директивні антени. "Я" в dBi означає "ізотропний", тобто рівномірно випромінюючи в усіх напрямках. Такої антени насправді не існує, але теоретична модель може бути використана як орієнтир. Отже, антена 2,2 дБі робить 2,2 дБ краще, ніж ізотропна антена.

Скажімо, що будь-яка антена 2,2 дБі дасть однакову відстань, ігнорується спрямованість антени. Антена з більшою спрямованістю досягає 100 м з меншою потужністю, ніж антена з меншою директивою.