Jak tomu dobře rozumím, obecně bude mít anténa s vyšším ziskem delší dosah a lepší příjem pro létání FPV. Co je zisk antény? Čím se liší patchová anténa s nízkým ziskem od patchové antény s vysokým ziskem?
Jak tomu dobře rozumím, obecně bude mít anténa s vyšším ziskem delší dosah a lepší příjem pro létání FPV. Co je zisk antény? Čím se liší patchová anténa s nízkým ziskem od patchové antény s vysokým ziskem?
Zisk , jako obecný pojem, je měřítkem toho, jak velké nebo silné něco (napětí, rádiová vlna, zvuková vlna nebo cokoli jiného) je relativní k nějaké základní hodnotě měřená věc. Zisk je poměr: Pokud zařízení vezme napětí na jednom konci a zvětší ho 20krát ( zesílí ) 20krát, má zisk 20. V praxi se tyto hodnoty měří v decibelech; další informace o nich najdete v poznámce na konci této odpovědi.
Následkem toho je zisk antény poměrem toho, o kolik silnější jsou rádiové vlny generované anténou ve srovnání s vlnami generovanými některými druh základní antény , když do obou z nich vložíte jednotku výkonu.
Základní anténa je považována za zesílení 0 dB nebo 1: 1 (stejné k sobě) a běžně se k tomu používají dvě možnosti: ideální izotropní anténa, která vyzařuje rovnoměrně ve všech směrech s nulovými ztrátami, nebo dipólová anténa. Abychom označili, který z nich je použit, je na konec přidáno písmeno: dBi představuje zisk relativně k izotropní anténě a dBd relativně k dipólu.
Samotný dipól má zisk 2,15 dBi (a 0 dBd), takže pro převod čísla dBi na dBd odečtěte od něj 2,15 a přidejte stejné číslo pro převod opačným způsobem.
Takže jako jednoduchý příklad, pokud je zisk vaší antény 3 dBi (což odpovídá poměru 2: 1), jeho signály budou dvakrát silnější než signály ideální izotropní antény. Existuje však upozornění, které se omezuje na: Neexistuje nic jako oběd zdarma .
Za prvé, izotropní antény ve skutečném světě neexistují , tj. žádná skutečná anténa nevyzařuje stejně silně ve všech směrech. Existují směry, ve kterých bude vyzařovat nejsilněji, a jiné, ve kterých nevyzařuje vůbec. Zisk antény tedy není stejný ve všech směrech: v některých je silnější, v některých slabší. Nejjednodušší způsob, jak to ukázat, je graf zobrazující zisk antény v libovolném směru kolem antény. Ten graf se nazývá radiační vzor a vypadá takto:
Tučná čára představuje zisk: čím dále od středu , tím větší zisk. Nahoře je vyzařovací diagram směrové antény: zisk v jednom směru je mnohem větší než v ostatních směrech.
Takže když mluvíme o zisku antény, ve skutečnosti máme na mysli jeho zisk určitým směrem . A ten směr je obvykle ten, ve kterém je zisk antény nejsilnější.
Zadruhé, z antény nemůžete získat více, než do ní vložíte. Součet veškerého výkonu vyzařovaného ve všech směrech se vždy rovná síle, která vstupuje (minus malé procento ztrát).
Chcete-li tyto dva body sečíst, může anténa vytvořit zisk vyzařováním rádiových vln, které přidat dohromady preferovaným směrem a zrušit v ostatních. Pokud má anténa v určitém směru vyšší než základní (kladný) zisk, zaplatíte za to záporným ziskem v jiných směrech. Zisk pouze zaměřuje sílu - moc nevytváří.
Takže zisk není jen měřítkem toho, jak dobře anténa přijímá nebo vysílá, je to také míra směrovosti antény : Pokud anténa soustředí veškerou svou sílu v těsném kuželu, bude mít obrovský zisk v tomto kuželu a obrovský zisk na krabici ... Ale jeho zisk mimo tento kužel bude téměř neexistující. Když tedy volíte směrovou anténu, zisk je také ukazatelem jak směrová ve skutečnosti je. Patch antény s nižším ziskem vám poskytnou měkký, odpouštějící kužel, ale nižší zisk v něm, zatímco směrovače s vysokým ziskem budou mít velmi těsnou zónu, ve které budou vůbec vysílat nebo přijímat, ale v rámci ní budou super výkonní.
Všesměrové antény (které, jak nyní víte, nikdy nejsou opravdové všesměrové) mají vzor záření, který je víceméně tvarovaný jako kobliha:
Mají stejný (a vysoký) zisk v jakémkoli směru kolmém na anténu, který se snižuje, jak se směr přibližuje k rovnoběžce s anténou. Tyto antény také mají svůj vlastní druh směrovosti: pokud anténu namontujete svisle, „vodorovný“ zisk bude stejný v každém směru, ale může být vyšší nebo nižší vzhledem k „svislejšímu“ "směry, díky nimž je kobliha plošší. Jinými slovy, anténa může upřednostňovat zisk směrem k obzoru více či méně proti zesílení nad hlavou.
Nakonec každá anténa přijímá stejným způsobem, jak vysílá . Anténa s dvojnásobným ziskem v určitém směru bude přenášet dvojnásobný výkon v tomto směru, ale také rádiové vlny přicházející z tohoto směru budou generovat 2x silnější signály pro detekci připojeného přijímače.
V mnoha technických oborech mohou být poměry snadno extrémně velké nebo extrémně nepatrné a mají tendenci se množit hodně a rádio je jedním z nejvýznamnějších z nich. Na vstupu do přijímače jsou signály často menší než jedna desetimiliontina wattu. Když vycházejí z vysílače, často se měří v kilowattech! Antény, šíření a elektronické obvody mění sílu signálu mnoha faktory desítky.
Aby bylo možné tyto obrovské rozdíly v hodnotě zvládnout, inženýři měří poměry v decibelech neboli dB, což představuje poměr ze dvou veličin jako mocnina 10. Vzorec pro výpočet decibelů je: dB = 10 * log_10 (poměr)
Toto je logaritmická jednotka, což znamená, že když se vynásobí dva poměry , jejich reprezentace v dB se jednoduše sčítají: 10 decibelů představuje poměr 10: 1; 20 dB je 10 * 10 = 100: 1 a 30 dB je 1000: 1.
Kladné hodnoty dB znamenají, že poměr je větší než 1 a záporné hodnoty dB znamenají poměr menší než 1: - 10 dB představuje poměr 1/10 a 40 dB je 1/10 000.
Zde je rychlý podvodný poměr dB a skutečného poměru pro čísla menší než 10:
1 dB odpovídá přibližně 1,25: 1
3dB je téměř přesně 2: 1 (toto je nejdůležitější pamatovat)
7dB ~ = 5: 1
10dB je 10: 1 (přesně)
U všeho ostatního stačí sečíst čísla, která znáte:
6 dB (= 3dB + 3dB) je ~ 4 (= 2 * 2): 1, a 9 dB je ~ 8: 1
13 dB je 10 dB + 3 dB, takže 10 * 2 = 20: 1.
46 dB je 40 dB + 6 dB = 10 ^ 4 * 4 = 40000: 1
15 dB je 10 dB + 5 dB; a 5 dB je někde mezi 3dB a 6dB (2 a 4), takže je to pravděpodobně něco tříbodového. Náš odhad by tedy byl 15 dB, je někde v rozmezí 30–35: 1.
' Zisk antény' vám dává energii přenášenou anténou v určitém směru ve srovnání s teoretickou anténou, která vyzařuje rovnoměrně ve všech směrech (toto je známé jako ' izotropní anténa ')
„Zisk antény“ ve skutečnosti definuje, jak silný signál může určitá anténa vysílat nebo přijímat v určitém směru.
Zisk antény souvisí s směrovostí antény, ale bere v úvahu i další ztráty v systému (například nepravidelnosti povrchové úpravy, odpor, výrobní chyby) , dielektrikum atd.).
Takže v podstatě:
Zisk antény = Směrovost x Účinnost
Ačkoli jsou skutečné vzorce trochu komplikovanější!
Zisk antény je měřítkem toho, jak efektivně anténa odesílá nebo přijímá signál. Jedná se o relativní měření a obvykle jde o srovnání s jednoduchým designem antény, který se nazývá dipólová anténa (dBd) nebo ideální reference (dBi) - výrobce si často vybere, kterékoli z těchto čísel je větší.
Zisk pod 1 znamená, že výkon je horší než tato referenční úroveň, ale může to mít výhody, jako je menší anténa (což v kontextu dronu znamená, že váží méně a je kratší - takže je jednodušší umístit a udržovat mimo vrtule!)
Zisk může být také směrový. Může pomoci pomyslet na pochodeň - žárovka je všesměrová, ale pro postup vpřed potřebujete světlo, takže za žárovkou máte lesklý reflektor, který vám poskytne maximální jas („zisk“) v jednom směru. Lze vytvořit „vzor záření“, který ukazuje zisk antény v různých směrech.