Что такое «коэффициент усиления по высоте антенны»?
Вы когда-нибудь замечали, что поднятие антенны всего на несколько футов может значительно улучшить её работу? Это улучшение часто называют «увеличением высоты антенны». Однако этот термин может вводить в заблуждение. Это не свойство самой антенны, как, например, её показатель dBi. Вместо этого, это улучшение работы всей вашей радиосистемы благодаря более выгодному положению антенны.
Вкратце, антенна, расположенная выше, может «видеть» дальше и чётче, преодолевая препятствия, такие как здания, деревья и даже кривизна Земли. Это руководство познакомит вас с основными принципами и позволит вам самостоятельно изучить эти эффекты с помощью интерактивных инструментов.
Основные принципы
1. Расширение радиогоризонта
Для большинства высокочастотных сигналов (таких как Wi-Fi, FM-радио или 5G) связь обеспечивается прямой видимостью. «Радиогоризонт» — это максимальное расстояние, на которое сигнал может распространяться, прежде чем будет заблокирован кривизной Земли. Поднятие антенны подобно стоянию на холме — это позволяет видеть дальше, значительно увеличивая потенциальную дальность связи.
Калькулятор радиогоризонта
(с препятствием)
(свободный путь)
2. Очистка зоны Френеля
Радиосигнал не распространяется по тонкой линии. Он занимает пространство в форме футбольного мяча, называемое «зоной Френеля». Для получения наиболее сильного сигнала эта зона должна быть в основном свободна от препятствий. Даже при наличии прямой видимости объект, попадающий в зону Френеля, может ослабить или отразить ваш сигнал. Поднятие антенны — наиболее эффективный способ поднять всю зону Френеля над препятствиями.
Общепринятое эмпирическое правило заключается в том, чтобы как минимум 60% радиуса зоны Френеля было свободно от любых препятствий.
Интерактивный симулятор коэффициента усиления по траектории
Убедитесь сами в эффекте высоты антенны. На этом графике показано, как улучшается мощность сигнала («коэффициент усиления на пути распространения») при увеличении высоты антенн на фиксированном расстоянии. Чем выше значение, тем лучше. Перемещайте ползунки, чтобы увидеть, как высота влияет на распространение сигнала.
Результирующее усиление траектории
-120 дБ(Чем меньше негатива, тем лучше)
Часто задаваемые вопросы
Лучше ли антенна с более высоким коэффициентом усиления, чем антенна, которая физически выше?
Для дальней связи, где прямая видимость имеет значение (ОВЧ, УВЧ, микроволновая связь), увеличение высоты антенны почти всегда выгоднее, чем увеличение коэффициента усиления. Высота решает основную проблему препятствий и кривизны Земли. Антенна с высоким коэффициентом усиления не поможет, если сигнал блокируется. Сначала необходимо достичь нужной высоты, а затем рассмотреть возможность использования антенны с более высоким коэффициентом усиления для фокусировки теперь уже чистого сигнала.
Какой прирост в децибелах я получу, удвоив высоту антенны?
Теоретически, на плоской поверхности удвоение высоты обеих антенн уменьшает потери на трассе распространения на 6 дБ, что эквивалентно усилению на 6 дБ. Удвоение высоты только одной антенны обеспечивает улучшение на 3 дБ. Однако в реальных условиях основное преимущество достигается за счет устранения препятствий, что может привести к гораздо более существенному улучшению, значительно превышающему теоретические 6 дБ.
Имеет ли значение высота антенны для коротковолнового (ВЧ) радио?
Это зависит от ситуации. Для дальней связи на ВЧ, основанной на отражении сигналов от ионосферы (воздушные волны), высота менее критична. Главная цель — обеспечить беспрепятственное расположение антенны и правильный угол излучения. Однако для локальной связи на ВЧ, осуществляемой в пределах прямой видимости (наземные волны), высота по-прежнему очень важна, как и для ОВЧ/УВЧ диапазонов.
