Når man sammenligner radioantenner, støder man ofte på værdier som 2,15 dBi, 3 dBi, 5 dBi eller 6 dBd. Tallene beskrives som antennens gain eller forstærkning.
Det kan lyde, som om antennen skaber ekstra sendeeffekt, men det gør den ikke. Gain beskriver i stedet, hvordan antennen fordeler den energi, den får tilført.
En antenne med højere gain producerer ikke flere watt. Den koncentrerer i stedet radiosignalet mere i bestemte retninger og mindre i andre.
Hvad betyder antennegain?
Antennegain beskriver, hvor effektivt en antenne koncentrerer radiosignalet i en bestemt retning sammenlignet med en referenceantenne.
En antenne kan derfor sende mere energi ud mod horisonten ved samtidig at sende mindre energi opad og nedad.
Det samme gælder ved modtagelse: antennen bliver mere følsom i nogle retninger og mindre følsom i andre.
En lommelygte med en bred lysstråle fordeler lyset over et stort område. Samles det samme lys i en smal stråle, bliver lyset kraftigere i den valgte retning. Antennegain fungerer efter et lignende princip.
Gain skaber ikke ekstra effekt
Hvis en radio sender med 10 watt, kan antennen ikke omdanne det til 20 watt elektrisk sendeeffekt.
I stedet kan antennen koncentrere en større del af de 10 watt i bestemte retninger.
En passiv antenne tilfører ikke ekstra energi til radiosignalet. En højere gain-værdi betyder derfor ikke, at antennen fungerer som en elektronisk forstærker.
Hvad betyder dB?
dB står for decibel og bruges til at beskrive et forhold mellem to signalniveauer.
Decibel-skalaen er logaritmisk. Derfor svarer en ændring på 3 dB ikke til 3 procent.
Som praktiske pejlemærker gælder omtrent:
- +3 dB svarer til en fordobling af effekten
- +6 dB svarer til cirka fire gange effekten
- +10 dB svarer til ti gange effekten
Ved antenner betyder dette dog stadig ikke, at antennen producerer denne ekstra effekt. Tallene beskriver forskellen i udstråling i en bestemt retning sammenlignet med referenceantennen.
Hvad betyder dBi?
dBi angiver antennens gain sammenlignet med en teoretisk isotropisk antenne.
En isotropisk antenne er en idealiseret reference, der tænkes at udsende energien lige meget i alle retninger.
Den findes ikke som en praktisk fysisk antenne, men bruges som en fælles reference ved målinger og beregninger.
I dBi betyder i, at gain-værdien sammenlignes med en isotropisk referenceantenne.
Hvad betyder dBd?
dBd angiver gain sammenlignet med en halvbølgedipol.
En dipol er en virkelig og meget almindelig referenceantenne, som har et kendt udstrålingsmønster.
En halvbølgedipol har cirka 2,15 dBi gain i sin stærkeste retning.
Derfor gælder omtrent:
0 dBd = 2,15 dBi
En antenne opgivet til 3 dBd svarer omtrent til 5,15 dBi. For at omregne fra dBd til dBi lægger man cirka 2,15 dB til.
Hvorfor skal man kende forskellen?
To antenner kan se ud til at have forskellig gain, selv om forskellen blot skyldes, at producenterne bruger forskellige referenceværdier.
En antenne med 5 dBi og en antenne med 5 dBd har ikke samme gain. 5 dBd svarer omtrent til 7,15 dBi.
Hvordan ser udstrålingsmønsteret ud?
En lodret antennes signalfordeling beskrives ofte som et tredimensionelt udstrålingsmønster.
En simpel lodret antenne sender typisk mest energi ud til siderne og mindre direkte opad og nedad.
Udstrålingsmønsteret kan derfor sammenlignes med en donut omkring antennen.
En antenne med relativt lav gain kan have et bredere lodret udstrålingsmønster. Signalet fordeles over en større vinkel omkring horisonten.
En antenne med højere gain kan have et fladere udstrålingsmønster, hvor mere af energien koncentreres tættere på horisonten.
Er højere gain altid bedre?
Nej. Det afhænger af anvendelsen og terrænet.
Hvis begge stationer befinder sig nogenlunde i samme højde i åbent terræn, kan en antenne med højere gain være en fordel, fordi mere energi sendes ud mod horisonten.
I kuperet terræn kan et meget fladt udstrålingsmønster derimod være mindre fordelagtigt.
Højere antennegain betyder normalt et mere koncentreret udstrålingsmønster. Det er derfor ikke kun gain-tallet, men også formen på signalets udbredelse, der er vigtig.
Antennegain i bakket terræn
Hvis den anden station befinder sig væsentligt højere eller lavere, kan en antenne med et bredere vertikalt udstrålingsmønster i nogle situationer fungere bedre.
Det betyder ikke, at en high-gain-antenne nødvendigvis er dårlig i bakker, men at antennens udstrålingsmønster skal passe til forholdene.
Vælg antenne efter installation, frekvens og terræn – ikke alene efter den største dBi-værdi i produktbeskrivelsen.
Gain på en mobilantenne
På mobilantenner til biler er der flere faktorer, der påvirker resultatet:
- antennens konstruktion
- antennens længde
- placeringen på bilen
- bilens modplan
- frekvensområdet
- kabeltab
En antenne med høj angivet gain fungerer derfor ikke nødvendigvis optimalt, hvis den er dårligt placeret.
En kort antenne kontra en lang antenne
En meget kort antenne er praktisk, især på en håndradio, men den kan være et kompromis mellem fysisk størrelse og elektrisk effektivitet.
En længere antenne kan i mange tilfælde arbejde mere effektivt på den ønskede frekvens.
Man kan dog ikke alene ud fra antennens længde afgøre dens gain, fordi antennens elektriske konstruktion også spiller en væsentlig rolle.
Antennens fysiske længde er kun én faktor. Spoler, fasekobling, flere antenneelementer og den samlede konstruktion påvirker også gain og udstrålingsmønster.
Gain på VHF og UHF
På VHF- og UHF-mobilantenner møder man ofte antenner med forskellige gain-værdier.
En dualband-antenne kan desuden have forskellig gain på de to frekvensområder.
En antenne kan eksempelvis være opgivet med én gain-værdi på VHF og en højere værdi på UHF. Det skyldes, at antennens elektriske konstruktion arbejder forskelligt på de to frekvensområder.
Gain og rækkevidde
Højere gain kan forbedre den praktiske rækkevidde i den retning, hvor antennen koncentrerer signalet.
Men rækkevidden bestemmes også af:
- antennens højde
- terræn
- bygninger og vegetation
- sendeeffekt
- modtagerens følsomhed
- kabeltab
- elektrisk støj
Gain bør derfor betragtes som én del af hele radiosystemet.
Antennens højde kan være vigtigere
En antenne med moderat gain, der er placeret højt og frit, kan ofte give bedre resultater end en high-gain-antenne, der står lavt eller bag store forhindringer.
Læs mere i Hvorfor betyder antennens placering mere end sendeeffekten?.
Gain og kabeltab
Hvis signalet skal gennem et langt koaksialkabel, kan en del af gevinsten fra antennen blive reduceret af kabeltabet.
En antenne med 6 dB gain kombineret med et kabelsystem med 3 dB tab giver ikke samme resultat ved radioen som en installation uden dette kabeltab.
Læs mere i artiklen om koaksialkabel og kabeltab.
Hvad betyder 0 dBi?
0 dBi betyder, at antennens gain i den pågældende retning svarer til den isotropiske reference.
Det betyder ikke, at antennen ikke udsender noget signal.
Det betyder blot, at der ikke er nogen gain sammenlignet med den valgte reference i den angivne retning.
Kan en antenne have negativ gain?
Ja. En praktisk antenne kan være opgivet med negativ dBi-værdi, hvis den i den relevante retning er mindre effektiv end den isotropiske reference.
Det ses blandt andet ved meget kompakte antenner, hvor den lille fysiske størrelse prioriteres over maksimal effektivitet.
På en håndradio kan en kort antenne være langt mere praktisk end en stor antenne, selv om den elektriske effektivitet er lavere. Antennedesign er derfor ofte et kompromis mellem størrelse, robusthed og ydelse.
Retningsantenner har også gain
Gain bruges ikke kun om lodrette mobil- og baseantenner.
Retningsantenner som eksempelvis Yagi-antenner kan have betydelig gain, fordi de koncentrerer energien kraftigt i én bestemt retning.
Til gengæld bliver signalet svagere i andre retninger.
En mobilantenne er typisk beregnet til at kommunikere rundt om bilen. En Yagi-antenne kan derimod koncentrere signalet mod én bestemt station eller retning.
Hvad betyder antennegain ved modtagelse?
En antennes gain gælder også ved modtagelse.
Hvis antennen har større følsomhed i en bestemt retning ved sending, vil den normalt også modtage signaler bedre fra denne retning.
Det betyder, at antennevalg kan forbedre både:
- det signal du sender
- det signal du modtager
En bedre antenne kan forbedre både sending og modtagelse. Mere sendeeffekt forbedrer derimod kun det signal, du selv sender ud.
Kan man stole på alle gain-tal?
Gain-værdier bør helst sammenlignes på samme frekvens, med samme reference og under sammenlignelige forhold.
Hvis en producent blot skriver eksempelvis “8 dB gain” uden at angive dBi, dBd, frekvens eller måleforhold, er tallet vanskeligere at sammenligne med andre antenner.
Et højt gain-tal er mest nyttigt, når det samtidig fremgår, om værdien er angivet i dBi eller dBd, og hvilket frekvensområde den gælder for.
Sådan sammenligner du to antenner
Når du sammenligner antenner, bør du ikke kun se på gain.
Se også på:
- frekvensområde
- dBi eller dBd
- antennens længde
- udstrålingsmønster
- monteringskrav
- behov for modplan
- stiktype
- mekanisk robusthed
En antenne med lidt lavere gain kan være det bedste valg, hvis dens udstrålingsmønster, størrelse og monteringsform passer bedre til den konkrete installation.
Kort fortalt
Antennegain beskriver, hvordan antennen koncentrerer radiosignalet sammenlignet med en referenceantenne.
dBi bruger en teoretisk isotropisk antenne som reference, mens dBd bruger en halvbølgedipol.
0 dBd svarer omtrent til 2,15 dBi.
Højere gain betyder ikke, at antennen skaber ekstra sendeeffekt. Den ændrer i stedet signalets fordeling, så mere energi sendes og modtages i bestemte retninger.
Derfor bør gain altid vurderes sammen med antennens placering, højde, frekvensområde og den type terræn, radioen skal bruges i.
Copyright © Kinaradio.dk