Bedeutet ein höherer dBi eine größere Reichweite für eine Antenne?

Ja, Sie erhalten mehr Signalstärke von einer 7-dBI-Antenne als von einer 2,2-dBI-Antenne (insbesondere 4,8 dB). Es löst das, indem es Energie gerichteter abstrahlt als eine Ideenantenne, die gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlt (0 dBI).

Diese erhöhte Signalstärke von 4,8 dB ist 10^(4,8/10) = 3-mal mehr Leistung. Das erhöht Ihre Reichweite unter idealen Bedingungen um etwa 70 %.

Da es gerichtet ist, müssen Sie es sorgfältiger ausrichten. Insbesondere die verbundene Antenne ist so ziemlich ein vertikaler Draht. Es strahlt kreisförmig um die Antenne; Ihr Empfänger sollte sich nicht viel über oder unter dieser Ebene befinden.

Sie können sich Antennen vorstellen, die Ihrer Vision ähneln. 0dB würdest du genauso betrachten wie du mit nichts künstlichem.

Jetzt entscheiden Sie, dass Sie mit einem Fernglas weitersehen möchten. Das Problem mit Ferngläsern ist, dass Ihr Sichtbereich nicht so groß ist wie ohne sie. Ferngläser sind jedoch hilfreich, sie lassen Sie Dinge sehen, die Sie vorher nicht sehen konnten. Dies ist vergleichbar mit einer 2,2-dB-Antenne.

Jetzt entscheidest du dich, noch weiter sehen zu wollen, also holst du ein Teleskop heraus. Auch hier schränken Sie den Betrachtungswinkel ein, aber es kann sich lohnen, um weiter zu sehen. Das wäre wie eine 7dB Antenne.

Antennen sind etwas komplexer, ihre Grundlinie wäre die Fähigkeit, gleichzeitig in alle Richtungen (oben, unten, vorwärts, rückwärts, wie Sie es nennen) gleichermaßen zu sehen. Diese Situation wird als isotrope Antenne bezeichnet. Hier kommt das „i“ in dB her, und es ist unsere Grundlinie.

Um auf das Beispiel von Ferngläsern und Teleskopen zurückzukommen, Antennen fügen aufgrund dieser vollständigen 360 * -Ansicht, mit der Sie beginnen, ein gewisses Maß an Komplexität hinzu. Sie könnten eine Antenne haben, die ein Muster hat, mit dem Sie immer noch nach vorne, hinten, links und rechts sehen können, aber nicht über oder unter sich sehen können. Diese Art von Antenne kann einen Gewinn haben, weil Sie oben und unten ausschneiden. Im Großen und Ganzen wäre dies immer noch eine Rundstrahlantenne, da sie immer noch eine 360 ​​* -Ansicht hat, aber direkt über oder unter der Antenne nicht sehr gut empfangen kann.

Das Grundkonzept, das ich durchzusetzen versuche, ist, dass Gewinn nicht einfach aus dem Nichts kommen kann, man muss einen Teil des Antennenmusters opfern, um einem anderen Teil des Antennenmusters Gewinn zu verleihen.

Also zu deiner Frage:

Ich gehe davon aus, dass jede 2,2-dBI-Antenne (2,4 GHz) ähnliche Ergebnisse auf 100 m liefert

Nicht unbedingt. Grundsätzlich könnten Sie eine 2,2-dBI-Antenne haben, die ein wirklich seltsames Antennenmuster hat, das dazu führt, dass Sie viele Nullen haben, in denen Sie eine geringe Reichweite hätten, während andere Bereiche eine Reichweite von 100 m haben könnten. Um das wirklich herauszufinden, müssen Sie in das Datenblatt der Antennen graben.

Es ist erwähnenswert, dass Antennenhersteller immer ihr Bestes tun werden, um zu versuchen, ihre Antenne besser klingen zu lassen als die der Konkurrenz. Dies bedeutet, dass sie ihre Antennengewinne möglicherweise auf leicht unterschiedliche Weise messen, um die größtmögliche Zahl zu erhalten. Mit jeder guten Antenne werden Sie in der Lage sein, richtige Antennenmuster zu erhalten.

Die vorhandenen Antworten haben Ihre Frage größtenteils beantwortet, aber nur für die Nachwelt möchte ich ein paar Dinge klarstellen.

Bei dBi muss man aufpassen, da es nicht gleich der Gesamtstrahlungsleistung ist. Unterschiedliche Antennen können drastisch unterschiedliche Wirkungsgrade haben.

Was dBi Ihnen sagt, ist der Spitzengewinn aus allen möglichen Richtungen im Vergleich zu einer perfekten Antenne, die gleichmäßig und omnidirektional (isotrop) strahlt. Sie sollten auch beachten, dass dies ein Verhältnis ist und dass es sich um eine logarithmische Skala handelt, also sind 3 dB 2-mal mehr, während 20 dB 100-mal mehr sind (und das i in dBi bedeutet isotrop).

Wie auch immer, es ist wichtig zu wissen, dass eine 2,2-dBi-Antenne in jede Richtung einen schrecklichen Gewinn haben kann, außer in das, worauf sie direkt gerichtet ist (eine schmale Strahlbreite) und tatsächlich weniger Gesamtleistung abstrahlt als eine Rundstrahlantenne.*

Wenn Sie sich in Umgebungen mit Sichtverbindung (LOS) befinden, ist dieser Spitzengewinn wahrscheinlich alles, was zählt, solange die Antenne tatsächlich richtig auf die andere Antenne ausgerichtet ist.** In Innenräumen und ohne Sichtverbindung ist jedoch Sichtumgebungen (NLOS) können Sie eine große Menge an Mehrwegsignalen erhalten, die verrückte Interferenzmuster erzeugen – das Signal wird von Böden, Decken, Ihrem Kühlschrank, Ihrem Telefon usw. reflektiert, und je nachdem, wo Sie sich befinden, diese unterschiedlichen Reflexionen kann konstruktiv oder destruktiv hinzufügen und Ihnen eine drastisch unterschiedliche empfangene Kraft geben. In diesen NLOS-Umgebungen spielt die Effizienz der Antenne (Gesamtstrahlleistung) oft eine viel größere Rolle als die Richtwirkung (dBi).

* Beispielsweise würde eine perfekte 3-dBi-Antenne (2-fache Verstärkung) ihre gesamte Leistung in 180 Grad abstrahlen, sowohl im Azimut als auch in der Höhe (denken Sie an eine halbe Kugel). Dies ist in der Realität nie erreichbar, da es sich immer um eine allmähliche Änderung der Verstärkung handelt (insbesondere, wenn Sie sich Strahlmuster ansehen, zeichnen sie normalerweise die 3-dB-Linie, eine Heatmap würde eine allmähliche Änderung zeigen). Allerdings würde eine Antenne, die einen Gewinn von 3 dBi in nur einer Strahlbreite von 18 Grad erreicht, auch als 3 dBi-Antenne betrachtet werden, obwohl sie 1/100 der Leistung abstrahlt (da sie im Azimut 1/10 so breit und 1/10 so breit ist wie breit in der Höhe).

** Wenn keine anderen Objekte/Reflexionen vorhanden sind, würde die andere Antenne nur die Leistung empfangen, die direkt auf sie abgestrahlt wird, sodass es wirklich keine Rolle spielt, wie hoch der Gewinn in einer anderen Richtung ist. In Wirklichkeit können Sie jedoch selbst bei Bodensprüngen einige verrückte Interferenzmuster erhalten.

Abschließender Gedanke – wenn Sie sich einen Wegdämpfungsrechner im freien Raum ansehen , z 78 m für eine 0-dBi-Antenne wie 100 m für eine 2,2-dBi-Antenne). Ihre 7-dBi-Antenne würde weitere 75 m bis zu 175 m für die gleiche Wegdämpfung ergeben. Auch dies ist nur in einem idealen Freiraum (keine Reflexionen/Absorption) und einer perfekt ausgerichteten Antenne möglich.

Sie sollten auch beachten, dass Sie mit einem zu hohen Antennengewinn gegen das Gesetz verstoßen können – die FCC begrenzt die unlizenzierte Übertragung im 2,4-GHz-Band auf 1 Watt EIRP (äquivalente isotrope Strahlungsleistung). Außerdem wird das Bluetooth-Protokoll in einiger Entfernung wahrscheinlich tatsächlich versagen, da die Latenzzeit der Lichtgeschwindigkeit (ca. 1 us Hin- und Rückfahrt auf 175 m) Dinge beschädigen kann (obwohl ich mit WiFi viel besser vertraut bin).

Ja, isotrop bedeutet wahrhaft „omnidirektional“. Da eine Quietscheente oder Patch-Antenne Nullzonen hat, sendet sie in einigen Richtungen mehr Breitseite zur Antenne. Dieser Gewinn beträgt typischerweise 2~3 dBi ... berücksichtigt den Verlust in anderen Richtungen.

Stark gerichtete TV-Antennen und Satellitenschüsseln beginnen oft im Bereich von 16 bis 24 dBi. Verstärkung und Strahlbreite der Spitzenrichtung sind Kompromisse gegenüber der Isotropie.

Das bedeutet für Sie, dass sie jetzt darauf abzielen können, 5 dB mehr zu bekommen, was enorm ist und Sie in den fehlerfreien Modus bringt, wenn Sie am Rande sind. Aber wie ein Scheinwerfer mit schmalem Strahl bedeutet dies auch, dass Sie sich eher verirren, wenn Sie weit entfernt sind und die Richtung zum Router oder Mobilfunkmast nicht kennen, bis Sie Ihren RSSI oder die empfangene Signalstärkeanzeige auf dem Mobiltelefon überwachen. Für Wifi dient es jedoch einem doppelten Zweck. Sobald eine Verbindung hergestellt ist, wird sie in einigen Fällen wie Apples OSX auf die Baudrate und nicht auf die Signalstärke zurückgesetzt, und wenn Sie das Signal verlieren, müssen Sie darauf abzielen, eine gute Verbindung aufrechtzuerhalten.

Für einen direkten, idealen „störungsfreien“ Punkt-zu-Punkt in einer klaren Standortlinie bedeutet eine Verbesserung von 5 dB, dass Sie Ihre Entfernung fast verdoppeln können. Dies passiert selten in der Stadt, daher ist die Entfernung nicht so wichtig wie die Fähigkeit, auf das Signal und weg von Störungen zu zielen.

Wenn man den Pfadverlust berechnen möchte, könnte man die "Friis-Übertragungsgleichung" für den Pfadverlust verwenden. Dies berücksichtigt nicht das Grundrauschen des Empfängers, Mehrwege-Totzonen und Pfadverluste durch Gebäude, Bäume, Regen usw.

Die Reichweite R ist in Metern angegeben, ebenso wie Lambda die Wellenlänge des Senders Ft und die Gewinne für beide Antennen Gr, Gt.

Ich gehe davon aus, dass jede 2,2-dBI-Antenne (2,4 GHz) ähnliche Ergebnisse auf 100 m liefert

Nein. Ich bin kein Experte für Antennen, aber ich habe von Richtantennen gehört. Das „i“ in dBi steht für „isotrop“, also gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlend. Eine solche Antenne existiert nicht wirklich, aber das theoretische Modell kann als Referenz verwendet werden. Eine 2,2-dBi-Antenne leistet also 2,2 dB mehr als die isotrope Antenne.

Zu sagen , dass jede 2,2-dBi-Antenne dieselbe Entfernung ergibt, ignoriert die Richtwirkung der Antenne. Eine Antenne mit höherer Richtwirkung erreicht die 100 m mit weniger Leistung als eine weniger gerichtete Antenne.