Что на самом деле показывает коэффициент усиления антенны и как правильно выбирать антенну?
Многие из читателей и знакомых обращаются ко мне с советом какую антенну выбрать. Это нужно, например, для установки усилителя сотового сигнала в частном доме, телевизионной антенны или USB-модема с внешней антенной. Выбор моделей сейчас очень велик, а цены вполне приемлемые. Сегодня мы рассмотрим главную характеристику любой антенны — коэффициент усиления и разберёмся какой практический смысл он несёт.
Как я понял из комментариев к антеннам на известном китайском интернет-магазине, большинство понимают коэффициент усиления (КУ) буквально: на сколько он усиливает сигнал по сравнению с работой устройства без антенны. Но такая формулировка вводит покупателей в заблуждение, а продавцы подробно не объясняют каждую характеристику.
На самом деле, коэффициент усиления показывает способность антенны принимать и передавать сигнал в заданном направлении. Рассчитывается он как отношение мощности необходимой для создания напряжённости данной антенны в нужном направлении к мощности, которую нужно было бы подвести к эталонной антенне для создания такой же напряжённости поля в той же точке.
За эталонную антенну в СВЧ-диапазоне понимается идеальная антенна со сферической диаграммой направленности, то есть такая антенна которая излучает сигнал абсолютно во все стороны. На практике создать такую антенну невозможно. Но для оценки способности антенны передавать сигнал в нужном направлении она подходит очень хорошо. Взгляните на рисунок:
Чем сильнее антенна будет передавать сигнал в одном направлении — тем выше будет её коэффициент усиления. С другой стороны, чем ближе будет диаграмма направленности к круговой — тем ниже будет коэффициент усиления. Всё просто.
Теперь посмотрим на реальные примеры антенн, которые можно купить в интернет-магазине. На рисунке ниже вы можете сравнить внешний вид антенны и её диаграмму направленности, то есть то как сигнал распространяется от антенны из условной точки, где эта антенна расположена. Внизу я показал значения коэффициента усиления этих антенн:
Чем ближе диаграмма направленности к сфере — тем ниже её коэффициент усиления. Даже если бы удалось создать антенну максимально близкую к эталонной (сфере), то её бы коэффициент усиления всё также был бы больше 1, так как в этот показатель также включаются внутренние потери в самой антенне.
Подведём итог. Коэффициент усиления — это характеристика антенны, которая показывает как хорошо она передаёт и принимает сигнал из заданного направления. Поэтому, если Вы точно знаете где находится сотовая вышка, то лучше брать антенну с высоким коэффициентом усиления. Но если Вам нужно создать покрытие в помещении, то лучше покупать штыревую антенну, которая излучает во все подряд стороны.
Иными словами, выбор конкретного типа антенны с тем или иным коэффициентом усиления зависит от тех задач, которые эта антенна будет решать.