Liệu dBi cao hơn có nghĩa là phạm vi xa hơn, cho một ăng ten?


11

Gần đây tôi đã mua này (ridiculously đắt tiền) mô-đun Bluetooth cho Arduino của tôi từ Sparkfun. Trên trang của vật phẩm có ghi rằng nó đã được thử nghiệm ở 100 m. Tôi đã liên lạc với SparkFun để biết thông tin về thiết lập của họ và họ nói để đạt được phạm vi 100 m họ đã sử dụng ăng-ten 2,2 dBi này .

Tôi đoán rằng bất kỳ ăng-ten 2.2 dBi (2,4 GHz) sẽ mang lại kết quả tương tự, 100m, kết quả: có đúng không?

Tuy nhiên, tôi có ăng-ten 7 dBi này. Nếu tôi sử dụng, liệu tôi có thể có được phạm vi xa hơn so với ăng-ten 2.2 dBi không?

Câu trả lời:


11

Có, bạn sẽ nhận được cường độ tín hiệu nhiều hơn từ ăng-ten 7 dBI so với 2.2dBI (cụ thể là 4,8 dB). Nó giải quyết điều đó bằng cách phát năng lượng theo hướng nhiều hơn một ăng ten ý tưởng tỏa đều theo mọi hướng (0 dBI).

Cường độ tín hiệu tăng 4,8 dB này là 10 ^ (4,8 / 10) = gấp 3 lần công suất. Điều đó sẽ tăng phạm vi của bạn khoảng 70% trong điều kiện lý tưởng.

Vì nó là định hướng, bạn sẽ cần phải chỉ ra nó cẩn thận hơn. Cụ thể các ăng ten được liên kết là khá nhiều một dây dọc. Nó tỏa ra một vòng tròn xung quanh ăng-ten; máy thu của bạn không nên ở trên hoặc dưới mặt phẳng này.


Rất nhiều cách để lặp lại những gì đã được nêu.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

3
@TonyStewart Tôi không thấy bạn đang nói về cái gì.
W5VO

5
@ W5VO - không ai từng làm thế.
Rocketmagnet

11

Bạn có thể nghĩ về ăng-ten tương tự như tầm nhìn của bạn. 0dB sẽ được coi là bạn giống như bạn không có gì giả tạo.

Bây giờ bạn quyết định rằng bạn muốn sử dụng một cặp ống nhòm để xem thêm. Vấn đề với ống nhòm là phạm vi xem của bạn không lớn như bạn có với chúng. Tuy nhiên, ống nhòm rất hữu ích, chúng cho bạn thấy những thứ mà bạn không thể thấy trước đây. Điều này tương tự như cho phép nói ăng-ten 2.2dB.

Bây giờ bạn quyết định bạn muốn nhìn xa hơn nữa, vì vậy bạn rút ra một chiếc kính thiên văn. Một lần nữa bạn đang giới hạn góc nhìn, nhưng nó có thể có giá trị để xem thêm. Điều này sẽ giống như một ăng-ten 7dB.

Anten phức tạp hơn một chút, đường cơ sở của chúng sẽ là khả năng nhìn bằng nhau theo mọi hướng (lên, xuống, tiến, lùi, bạn đặt tên cho nó) cùng một lúc. Tình huống này được gọi là ăng ten đẳng hướng. Đây là nơi 'i' trong dB xuất phát và đó là đường cơ sở của chúng tôi.

Quay trở lại ví dụ về ống nhòm và kính thiên văn, ăng ten thêm một mức độ phức tạp cho điều này vì chế độ xem 360 * đầy đủ này mà bạn bắt đầu. Bạn có thể có một ăng-ten có mẫu vẫn cho phép bạn nhìn phía trước, phía sau, bên trái và bên phải nhưng không cho phép bạn nhìn thấy phía trên hoặc bên dưới bạn. Loại ăng-ten này có thể có mức tăng vì bạn cắt bỏ phần trên và phần dưới. Phần lớn điều này vẫn sẽ được xem xét là ăng-ten đa hướng vì nó vẫn có chế độ xem 360 *, nhưng nó sẽ không thể nhận được từ bên trên hoặc bên dưới ăng-ten rất tốt.

Khái niệm cơ bản mà tôi đang cố gắng vượt qua là lợi ích không thể xuất phát từ đâu cả, bạn phải hy sinh một phần của mẫu ăng-ten để có thể đạt được một phần khác của mẫu ăng-ten.

Vì vậy, câu hỏi của bạn về:

Tôi đoán rằng bất kỳ ăng-ten 2.2dBI (2.4GHz) sẽ mang lại kết quả tương tự, 100m

Không cần thiết. Về cơ bản, bạn có thể có ăng-ten 2.2dBI có kiểu ăng-ten thực sự kỳ lạ khiến bạn có rất nhiều null trong đó bạn sẽ có phạm vi nhỏ, trong khi các khu vực khác có thể có phạm vi 100m. Để thực sự tìm ra bạn cần đào sâu vào bảng dữ liệu của ăng ten.

Điều đáng chú ý là các nhà sản xuất ăng-ten sẽ luôn nỗ lực hết mình để cố gắng làm cho âm thanh ăng-ten của họ tốt hơn so với các đối thủ. Điều này có nghĩa là họ có thể đo mức tăng ăng ten của mình theo những cách hơi khác nhau để có được số lượng lớn nhất có thể. Với bất kỳ ăng-ten tốt, bạn sẽ có thể có được các mẫu ăng-ten thích hợp.


1
Giải thích tốt, trả lời trực tiếp xấu. Ăng-ten bạn mô tả với một mẫu lẻ sẽ nhiều hơn 2,2 dBi.
Ben Voigt

2

Các câu trả lời hiện có chủ yếu giải quyết câu hỏi của bạn, nhưng chỉ để cho hậu thế, tôi muốn làm rõ một vài điều.

Bạn phải cẩn thận với dBi, vì nó không tương đương với tổng công suất bức xạ. Các ăng ten khác nhau có thể có hiệu quả khác nhau đáng kể .

Những gì dBi nói với bạn là mức tăng cực đại trong tất cả các hướng có thể khi so sánh với một ăng ten hoàn hảo tỏa ra đồng đều và đa hướng (đẳng hướng). Bạn cũng nên lưu ý rằng đây là một tỷ lệ và nó nằm trên thang logarit, vì vậy 3 dB gấp 2 lần, trong khi 20 dB gấp 100 lần (và i trong dBi có nghĩa là đẳng hướng).

Dù sao, điều quan trọng là phải nhận thức được rằng một dBi anten 2.2 có thể có tăng khủng khiếp ở mọi hướng trừ cho những gì nó được chỉ trực tiếp tại (một beamwidth hẹp) và thực sự được tỏa ra ít hơn tổng công suất hơn một ăng-ten đa hướng. *

Khi bạn ở trong môi trường tầm nhìn (LOS), mức tăng cực đại này có lẽ là tất cả vấn đề, miễn là ăng-ten trên thực tế được chỉ chính xác vào ăng-ten khác. ** Tuy nhiên, trong nhà và không thuộc đường truyền trong. Môi trường thị giác (NLOS), bạn có thể nhận được một lượng lớn đa luồng sẽ tạo ra các kiểu giao thoa điên rồ - tín hiệu sẽ bật ra khỏi sàn nhà, trần nhà, tủ lạnh, điện thoại của bạn, v.v. và tùy thuộc vào nơi bạn có những phản xạ khác nhau có thể thêm vào xây dựng hoặc phá hủy, mang lại cho bạn sức mạnh nhận được khác nhau đáng kể. Trong các môi trường NLOS này, hiệu suất của ăng-ten (tổng công suất bức xạ) thường quan trọng hơn nhiều so với chỉ thị (dBi).


* Ví dụ, ăng-ten 3 dBi hoàn hảo (tăng gấp 2 lần) sẽ tỏa toàn bộ công suất của nó theo 180 độ, cả góc phương vị và độ cao (nghĩ một nửa hình cầu). Điều này không bao giờ có thể đạt được trong thực tế, vì nó luôn luôn là một sự thay đổi tăng dần (đáng chú ý, khi bạn nhìn vào các chùm tia, chúng thường vẽ đường 3 dB, một bản đồ nhiệt sẽ hiển thị thay đổi dần dần). Tuy nhiên, một ăng-ten đạt được mức tăng 3 dBi chỉ trong một băng thông 18 độ cũng sẽ được coi là ăng-ten 3 dBi, mặc dù nó có công suất bằng 1/100 (vì nó rộng bằng 1/10 theo phương vị và 1/10 như rộng về độ cao).

** Trong trường hợp không có bất kỳ vật thể / phản xạ nào khác, ăng-ten khác sẽ chỉ nhận được năng lượng trực tiếp tỏa ra về phía nó, vì vậy thực sự không có vấn đề gì khi đạt được bất kỳ hướng nào khác. Mặc dù, trong thực tế, ngay cả với các cú nảy trên mặt đất, bạn có thể nhận được một số mẫu nhiễu.

Suy nghĩ cuối cùng - nếu bạn nhìn vào một máy tính mất đường không gian miễn phí, ví dụ: https://www.pasternack.com/t-calculator-fspl.aspx , mức tăng 2,2 dBi mang lại cho bạn khoảng 22 m bổ sung (cùng một đường dẫn tại 78 m đối với ăng-ten 0 dBi là 100 m đối với ăng-ten 2,2 dBi). Ăng-ten 7 dBi của bạn sẽ cung cấp thêm 75 m, tối đa 175 m cho cùng một đường dẫn. Một lần nữa, đây chỉ là trong một tần số lý tưởng (không có phản xạ / hấp thụ) và một ăng ten nhọn hoàn hảo.

Bạn cũng nên lưu ý rằng bạn có thể vi phạm luật với mức tăng ăng-ten quá cao - FCC giới hạn truyền không được cấp phép trong băng tần 2,4 GHz đến 1 watt EIRP (công suất bức xạ đẳng hướng tương đương). Ngoài ra, ở một khoảng cách nào đó, giao thức bluetooth có thể sẽ thực sự bắt đầu thất bại, vì độ trễ từ tốc độ ánh sáng (khoảng 1 vòng chúng tôi ở 175 m) có thể phá vỡ mọi thứ (mặc dù tôi quen thuộc hơn với WiFi).


1

Đúng Isotropic có nghĩa là "đa hướng". Vì một cao su cao su, hoặc ăng ten vá có các vùng không có giá trị, nó sẽ gửi nhiều hơn theo một số hướng về phía ăng ten. Điều này đạt được 2 ~ 3dBi ... cho sự mất mát theo các hướng khác.

Ăng-ten TV và đĩa vệ tinh định hướng cao bắt đầu phạm vi thường từ 16 ~ 24 dBi. Độ lợi và độ rộng của hướng cực đại là sự đánh đổi từ đẳng hướng.

Điều này có nghĩa với bạn là khi bạn ở rìa, giờ đây họ có thể đặt mục tiêu tăng thêm 5dB, rất lớn và điều đó đưa bạn vào chế độ không có lỗi. Nhưng giống như đèn pha chùm hẹp, điều đó cũng có nghĩa là nếu ở xa và không biết hướng đến bộ định tuyến hoặc tháp di động, bạn có nhiều khả năng bị lạc cho đến khi bạn theo dõi RSSI hoặc nhận được chỉ báo cường độ tín hiệu trên điện thoại di động. Đối với Wifi, tuy nhiên, nó phục vụ một mục đích kép. Khi một kết nối được thực hiện, nó trở lại tốc độ baud và không phải cường độ tín hiệu trong một số trường hợp như OSX của Apple và nếu bạn mất tín hiệu, thì bạn phải đặt mục tiêu duy trì kết nối tốt.

Đối với điểm "không nhiễu" lý tưởng trực tiếp đến điểm trong dòng trang web rõ ràng, cải thiện 5 dB có nghĩa là bạn có thể tăng gần gấp đôi khoảng cách của mình. Điều này hiếm khi xảy ra trong thành phố, vì vậy khoảng cách không đáng kể bằng khả năng nhắm đến tín hiệu và tránh nhiễu.

Nếu một người muốn tính toán tổn thất đường dẫn, họ có thể sử dụng "Phương trình truyền dẫn Friis" cho mất đường dẫn. nhập mô tả hình ảnh ở đâyĐiều này không giải thích cho tầng tiếng ồn của máy thu, vùng chết nhiều đường và mất đường từ các tòa nhà, cây cối, mưa, v.v.

Phạm vi, R tính bằng mét, cũng như Lambda bước sóng của máy phát Ft và tăng cho cả ăng ten Gr, Gt.


-1

Tôi đoán rằng bất kỳ ăng-ten 2.2dBI (2.4GHz) sẽ mang lại kết quả tương tự, 100m

Không. Tôi không phải là chuyên gia về ăng-ten, nhưng tôi đã nghe nói về ăng-ten chỉ thị. Chữ "i" trong dBi là viết tắt của "đẳng hướng", có nghĩa là tỏa đều theo mọi hướng. Một ăng ten như vậy không thực sự tồn tại, nhưng mô hình lý thuyết có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo. Vì vậy, ăng ten 2,2 dBi làm tốt hơn 2,2 dB so với ăng ten đẳng hướng.

Nói bất kỳ ăng-ten 2,2 dBi sẽ mang lại cùng một khoảng cách bỏ qua chỉ thị của ăng-ten. Một ăng ten có chỉ thị cao hơn sẽ đạt được 100 m với công suất thấp hơn ăng ten chỉ thị ít hơn.


1
2.2 dBi LÀ chỉ thị, phải không? Điều đó có nghĩa là công suất bức xạ theo hướng mạnh nhất là 2,2 dB (khoảng 66%) so với nếu công suất đầu vào tương tự được phân phối theo phương vị (đồng đều theo mọi hướng).
Ben Voigt
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.