Compreendendo o ganho, largura de feixe e diretividade da antena

Em primeiro lugar, instigar alguns fabricantes e alguns setores da engenharia de transmissão a utilizar dBd nas informações dos produtos (ganho em relação a uma antena dipolo) como uma métrica, em vez de dBi.

Observe que dBd é inerentemente maior, definido como ganho de 2,15 dBi.

Essa disparidade se deve aos diferentes padrões de radiação das antenas; imagine um padrão de ganho de antena isotrópica como uma esfera e um dipolo padrão da antena em forma de um Donut, uma Rosquinha, resultante do feixe mais focado do último.

Da mesma forma, ao lidar com antenas de transmissão, o ganho numérico pode ser usado em vez de dBi para calcular a intensidade de campo que uma antena é provável de produzir. Para os fins deste artigo, continuaremos focados em recepção cujo ganho é quantificado em dBi.

A seguir, vamos examinar como o ganho funciona: imagine um balão perfeitamente simétrico que representa uma antena isotrópica. Se você fosse apertar as laterais do balão, as pontas se projetarão. Essa analogia é a essência do ganho; o padrão criado pelo balão teórico representa o ganho da antena em teste neste artigo, alterando o ganho “aperte o balão” se muda o padrão de radiação desta antena. Além disso, o ganho de uma antena pode variar em sua faixa de frequência por uma série de razões.

Por exemplo, uma antena de banda larga é sintonizada em uma parte da faixa de frequência ou em outra, ou uma infinidade de antenas podem ser combinados em uma matriz, criando um efeito cascata.

Mesmo as antenas de “ganho constante” operam dentro de uma faixa de ganho estreita. Considere que guias de onda abertos (que cobrem uma banda muito estreita) exibem ganho razoavelmente constante. Essa antena pode ser uma antena de ganho de 15 dBi, mas na verdade flutua entre 14 dBi e 16 dBi, com média de essencialmente 15 dBi e registrando uma resposta plana.

A compensação de faixa de frequência vem em potência; ao criar uma antena para operar em uma faixa de frequência mais ampla, você desiste de alguns dos desempenhos da antena. Essa realidade se opõe diretamente ao equívoco comum de que o ganho da antena é análogo ao ganho do amplificador: o ganho adicional da antena não cria energia, seja no campo adicionado ou na tensão.

O ganho da antena também tem uma correlação direta com a diretividade da antena e a largura do feixe. Antenas de maior ganho alcançam potência extra por foco em uma área reduzida; portanto, quanto maior o ganho, menor a área coberta (medida em graus de largura do feixe). Ganho da antena e a largura do feixe sempre são inversamente proporcionais.

Voltando à analogia do balão, quanto mais forte você aperta, mais longe as outras áreas do balão irão, pois sua energia está direcionando para uma área menor. Este ato de direcionar o foco reduz a largura do feixe; consequentemente, a cobertura do produto em teste é reduzida. Este cenário representa ganho crescente.

Essa analogia pode ser relacionada a todas as variações de ganho. O ganho pode variar em toda a faixa de frequência da antena, o que significa que a sua cobertura não é consistente nessa faixa de frequência.

Assim, ao projetar especificações de teste ou realizar um teste, certifique-se de que você está aplicando adequadamente a cobertura de largura de feixe para determinada antena.