Der Antennengewinn bezeichnet die Strahlungsleistung einer Antenne in einer bestimmten Richtung im Vergleich zu einer idealen Punktstrahlerantenne. Er beschreibt die Strahlungsfähigkeit der Antenne in dieser Richtung, also die Effizienz des Signalempfangs oder der Signalübertragung. Je höher der Antennengewinn, desto besser ist die Leistung der Antenne in der jeweiligen Richtung und desto effizienter kann sie Signale empfangen oder senden. Der Antennengewinn wird üblicherweise in Dezibel (dB) angegeben und ist ein wichtiger Indikator zur Bewertung der Antennenleistung.
Als Nächstes werde ich Ihnen die Grundprinzipien der Antennenverstärkung und deren Berechnung erläutern usw.
1. Prinzip des Antennengewinns
Theoretisch ist der Antennengewinn das Verhältnis der von der realen Antenne erzeugten Signalleistungsdichte zur Leistung einer idealen Punktquellenantenne an einem bestimmten Ort im Raum bei gleicher Eingangsleistung. Hier wird das Konzept der Punktquellenantenne erläutert. Was ist das? Im Prinzip handelt es sich um eine Antenne, die Signale gleichmäßig abstrahlt und deren Abstrahlcharakteristik einer gleichmäßig gestreuten Kugel entspricht. Tatsächlich weisen Antennen jedoch Strahlungsrichtungen (im Folgenden als Strahlungsflächen bezeichnet) auf. Das Signal auf den Strahlungsflächen ist stärker als der Strahlungswert der theoretischen Punktquellenantenne, während die Abstrahlung in andere Richtungen schwächer ist. Der Vergleich zwischen dem tatsächlichen und dem theoretischen Wert ergibt den Antennengewinn.
Das Bild zeigt dieRM-SGHA42-10Produktmodell Gewinndaten
Es ist wichtig zu beachten, dass die im Alltag üblichen passiven Antennen die Sendeleistung nicht nur nicht erhöhen, sondern sogar Energie verbrauchen. Der Grund, warum ihnen dennoch ein Gewinn zugeschrieben wird, liegt darin, dass die Abstrahlung in andere Richtungen gespart, die Strahlungsrichtung konzentriert und die Signalausnutzung verbessert wird.
2. Berechnung des Antennengewinns
Der Antennengewinn beschreibt den Grad der konzentrierten Abstrahlung drahtloser Energie und steht daher in engem Zusammenhang mit dem Strahlungsdiagramm der Antenne. Allgemein gilt: Je schmaler die Hauptkeule und je kleiner die Nebenkeule im Strahlungsdiagramm, desto höher der Gewinn. Wie berechnet man also den Antennengewinn? Für eine typische Antenne kann die Formel G (dBi) = 10Lg {32000/(2θ3dB, E × 2θ3dB, H)} zur Abschätzung des Gewinns verwendet werden.
2θ3dB, E und 2θ3dB, H sind die Strahlbreiten der Antenne auf den beiden Hauptebenen; 32000 sind die statistischen empirischen Daten.
Was bedeutet es also, wenn ein 100-mW-Funksender mit einer Antenne mit einem Gewinn von +3 dBi ausgestattet ist? Zunächst muss die Sendeleistung in einen Signalgewinn in dBm umgerechnet werden. Die Berechnungsmethode ist:
100 mW = 10 lg 100 = 20 dBm
Anschließend wird die gesamte Sendeleistung berechnet, die der Summe aus Sendeleistung und Antennengewinn entspricht. Die Berechnungsmethode ist wie folgt:
20 dBm + 3 dBm = 23 dBm
Schließlich wird die äquivalente Sendeleistung wie folgt neu berechnet:
10^(23/10) ≈ 200 mW
Mit anderen Worten: Eine Antenne mit +3 dBi Gewinn kann die äquivalente Sendeleistung verdoppeln.
3. Antennen mit üblicher Verstärkung
Die Antennen gängiger WLAN-Router sind Rundstrahlantennen. Ihre Strahlungsfläche befindet sich in der horizontalen Ebene senkrecht zur Antenne, wo die Strahlungsverstärkung am größten ist. Die Strahlung oberhalb und unterhalb der Antenne ist hingegen stark abgeschwächt. Man kann es sich so vorstellen, als würde man einen Signalschläger etwas flachdrücken.
Die Antennenverstärkung ist lediglich die „Formung“ des Signals, und die Verstärkungsgröße gibt den Nutzungsgrad des Signals an.
Es gibt auch eine gängige Plattenantenne, die üblicherweise als Richtantenne ausgeführt ist. Ihre Strahlungsfläche befindet sich im fächerförmigen Bereich direkt vor der Platte, während Signale in anderen Bereichen stark abgeschwächt werden. Das ist vergleichbar mit dem Aufsetzen einer Scheinwerferabdeckung auf eine Glühbirne.
Kurz gesagt: Antennen mit hoher Verstärkung bieten die Vorteile einer größeren Reichweite und besseren Signalqualität, gehen aber mit einer geringeren Abstrahlung in bestimmten Richtungen einher (meist ungenutzte Richtungen). Antennen mit geringer Verstärkung hingegen weisen in der Regel eine große Richtwirkung, aber eine geringe Reichweite auf. Hersteller konfigurieren drahtlose Produkte üblicherweise werkseitig entsprechend den jeweiligen Anwendungsszenarien.
Ich möchte noch einige weitere Antennenprodukte mit guter Verstärkung für jedermann empfehlen:
RM-BDHA056-11 (0,5–6 GHz)
RM-DCPHA105145-20A (10,5–14,5 GHz)
RM-SGHA28-10 (26,5–40 GHz)
Veröffentlichungsdatum: 26. April 2024
