La ganancia de una antena se refiere a la potencia radiada que emite en una dirección específica, en comparación con una antena ideal de fuente puntual. Representa la capacidad de radiación de la antena en esa dirección, es decir, su eficiencia de recepción o emisión de señales. Cuanto mayor sea la ganancia, mejor será el rendimiento de la antena en esa dirección y mayor será su eficiencia al recibir o transmitir señales. La ganancia se suele expresar en decibelios (dB) y es uno de los indicadores importantes para evaluar su rendimiento.
A continuación, les explicaré los principios básicos de la ganancia de antena y cómo calcularla, etc.
1. Principio de ganancia de antena
En teoría, la ganancia de una antena es la relación entre la densidad de potencia de la señal generada por la antena real y la de una antena ideal de fuente puntual en una posición determinada del espacio, bajo la misma potencia de entrada. Aquí se menciona el concepto de antena de fuente puntual. ¿Qué es? En realidad, es una antena que se imagina que emite señales de manera uniforme, y su patrón de radiación es una esfera uniformemente difusa. De hecho, las antenas tienen direcciones de ganancia de radiación (en adelante, superficies de radiación). La señal en la superficie de radiación será más fuerte que el valor de radiación de la antena teórica de fuente puntual, mientras que la radiación de la señal en otras direcciones se debilita. La comparación entre el valor real y el valor teórico es la ganancia de la antena.
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Cabe destacar que las antenas pasivas comunes no solo no aumentan la potencia de transmisión, sino que incluso la consumen. La razón por la que aún se considera que generan ganancia es que, al sacrificar otras direcciones de radiación, se concentra la señal y se mejora su tasa de utilización.
2. Cálculo de la ganancia de la antena
La ganancia de la antena representa el grado de concentración de la radiación de potencia inalámbrica, por lo que está estrechamente relacionada con el patrón de radiación de la antena. En general, se entiende que cuanto más estrecho sea el lóbulo principal y más pequeño el lóbulo lateral en el patrón de radiación de la antena, mayor será la ganancia. Entonces, ¿cómo se calcula la ganancia de la antena? Para una antena general, se puede utilizar la fórmula G (dBi) = 10Lg {32000/(2θ3dB, E × 2θ3dB, H)} para estimar su ganancia.
2θ3dB, E y 2θ3dB, H son los anchos de haz de la antena en los dos planos principales respectivamente; 32000 son los datos empíricos estadísticos.
¿Qué significaría entonces que un transmisor inalámbrico de 100 mW esté equipado con una antena con una ganancia de +3 dBi? Primero, convertimos la potencia de transmisión en ganancia de señal en dBm. El método de cálculo es:
100 mW = 10 log 100 = 20 dBm
A continuación, se calcula la potencia de transmisión total, que es igual a la suma de la potencia de transmisión y la ganancia de la antena. El método de cálculo es el siguiente:
20 dBm + 3 dBm = 23 dBm
Finalmente, la potencia de transmisión equivalente se recalcula de la siguiente manera:
10^(23/10) ≈ 200 mW
En otras palabras, una antena con una ganancia de +3 dBi puede duplicar la potencia de transmisión equivalente.
3. Antenas de ganancia común
Las antenas de nuestros routers inalámbricos comunes son omnidireccionales. Su superficie de radiación se encuentra en el plano horizontal perpendicular a la antena, donde la ganancia de radiación es máxima, mientras que la radiación por encima y por debajo de la parte inferior de la antena se debilita considerablemente. Es como tomar un bate de señales y aplanarlo un poco.
La ganancia de la antena es simplemente la "conformación" de la señal, y el tamaño de la ganancia indica la tasa de utilización de la señal.
También existe una antena de placa común, que suele ser direccional. Su superficie de radiación se encuentra en la zona en forma de abanico justo delante de la placa, y las señales en otras áreas se debilitan por completo. Es algo así como colocar una cubierta a una bombilla.
En resumen, las antenas de alta ganancia ofrecen mayor alcance y mejor calidad de señal, pero sacrifican la radiación en direcciones específicas (generalmente direcciones desaprovechadas). Las antenas de baja ganancia suelen tener un amplio rango direccional, pero un alcance limitado. Al salir de fábrica, los fabricantes suelen configurar los productos inalámbricos según los escenarios de uso previstos.
Me gustaría recomendar algunos productos de antenas más con buena ganancia para todos:
RM-BDHA056-11 (0,5-6 GHz)
RM-DCPHA105145-20A (10,5-14,5 GHz)
RM-SGHA28-10 (26,5-40 GHz)
Fecha de publicación: 26 de abril de 2024
