アンテナ ゲイン: 受動デバイス向けの「エネルギー集中技術」

アンテナ ゲイン: 受動デバイス向けの「エネルギー集中技術」

アンテナはの中核コンポーネントであり 無線通信システム、その「ゲイン」特性によってしばしば疑問が生じます。受動デバイスとして、アンテナ自体は信号電力を増幅しないのに、なぜ「ゲイン」があるのでしょうか。実際、アンテナ ゲインは電力増幅を表すのではなく、特定の方向にエネルギーを集中させるアンテナの能力を表します。

1. ゲインの本質: エネルギーの再分配

アンテナ利得の本質は、他の方向への放射能力を犠牲にして、指定された方向の信号強度を高めることです。これは、電球を懐中電灯に置き換えることに似ています。総エネルギーは同じですが、光は反射板によって集束され、より遠くまで照らされます。

ゲインの定義: 等しい入力電力の条件下で、実際のアンテナと理想的な放射素子によって空間内の同じ点で生成される信号電力密度の比。

アンテナ ゲインを理解するには 2 つの鍵があります。

受動デバイスとして、アンテナは電力を追加しませんが、エネルギーを再分配します。

アンテナゲインは基準アンテナに対する相対値です。

2. 利得と方向性: 表裏の関係

アンテナ ゲインはパターンと密接に関係しています。パターンのメイン ローブが狭く、サイド ローブが小さいほど、ゲインは高くなります。

全方向性アンテナ: 水平面で 360 ° 放射、垂直面でビーム制限

指向性アンテナ: エネルギーを狭いビームに集中させます

エネルギー保存則によれば、アンテナの利得がある方向で正である場合、他の方向の利得は負になります。

3.ゲインの量子化表現

たとえば、0 dBd アンテナは 2.15 dBi に相当します。 GSM 指向性基地局のアンテナ ゲインは約 18 dBi、全方向性基地局のアンテナ ゲインは約 11 dBi です。

4. アンテナ利得を改善する一般的な方法

中心的なアイデアは、水平面での放射要件を考慮しながら、垂直面でのローブの幅を減らすことです。主流のテクノロジーには次のようなものがあります。

アンテナのサイズを大きくします。 パラボラ アンテナなど、利得は開口と正の関係があります。式は G (dBi) = 10L G { 4.5 × (D/λ0) ² } (D は放物面の直径、λ0 は中心動作波長です) です。利得は高くなります。

アンテナアレイ、すなわち複数のアンテナユニットを規則に従って配置（例えば垂直4素子アレイ）することで、目的の方向に同位相で電磁波を重畳することができ、単一の半波長発振器（2.15dBi）で8.15dBiまで高めることができます。

最新テクノロジーの応用: スマート アンテナはアレイを通じて放射エネルギーを集中させ、MIMO テクノロジーは複数のアンテナを組み合わせて信号伝送を最適化します。そのシステムのゲインは間接的に改善できます。

実際のエンジニアリングでは、アンテナ利得の選択には、カバレッジ要件、機器のサイズ、設置環境など、多くの要素を考慮する必要があります。高利得アンテナはカバレッジ距離を拡大できますが、正確な位置合わせが必要なビーム狭窄の問題も引き起こします。

プロフェッショナル向けコミュニケーション製品

鄭州楽恒電子技術有限公司

電話番号:86-371-60911368

電子メール:info@global-antenna.com

ウェブサイト：https://www.asialeren.com