나는 최근 SparkFun에서 Arduino 용이 엄청나게 비싼 블루투스 모듈 을 구입 했습니다 . 품목의 페이지에는 100m에서 시험되었다고 표시되어 있습니다. 설정에 대한 정보는 SparkFun에 문의 하여이 2.2dBi 안테나를 사용한 100m 범위를 달성한다고 말했습니다 .
나는 (2.4GHz) 2.2 dBi 안테나가 비슷한 100m의 결과를 낳을 것이라고 가정합니다. 맞습니까?
그러나 나는 이 7 dBi 안테나 를 가지고 있습니다. 이것을 사용하면 2.2 dBi 안테나보다 더 넓은 범위를 얻을 수 있습니까?
답변:
예, 2.2dBI (특히 4.8dB)보다 7dBI 안테나에서 더 많은 신호 강도를 얻을 수 있습니다. 모든 방향 (0 dBI)으로 균등하게 발산되는 아이디어 안테나보다 더 많은 방향으로 에너지를 발산함으로써이를 해결합니다.
이 4.8dB의 증가 된 신호 강도는 10 ^ (4.8 / 10) = 3 배 더 많은 전력입니다. 이상적인 조건에서 범위가 약 70 % 증가합니다.
방향성이 있으므로 좀 더 신중하게 지적해야합니다. 특히 연결된 안테나는 거의 수직 와이어입니다. 안테나 주위에 원으로 방사됩니다. 수신기가이 평면 위나 아래에 있지 않아야합니다.
안테나는 비전과 비슷하다고 생각할 수 있습니다. 인공적인 것이없는 것처럼 0dB가 당신으로 간주됩니다.
이제 한 쌍의 쌍안경을 사용하여 더 자세히 살펴보기로 결정합니다. 쌍안경의 문제점은 시야 범위가 시야 범위만큼 크지 않다는 것입니다. 그러나 쌍안경은 도움이되기 때문에 이전에는 볼 수 없었던 것들을 볼 수 있습니다. 이것은 2.2dB 안테나와 비슷합니다.
이제 당신은 더 멀리보고 싶어서 망원경을 꺼냅니다. 다시 당신은 시야각을 제한하고 있지만 더 자세히 볼 가치가 있습니다. 이것은 7dB 안테나와 같습니다.
안테나는 조금 더 복잡합니다.베이스 라인은 동시에 모든 방향 (위, 아래, 앞으로, 뒤로, 이름을 똑같이 볼 수있는 기능)입니다. 이러한 상황을 등방성 안테나라고합니다. 여기에서 dB의 'i'가 나오는 곳이 기준입니다.
쌍안경과 망원경의 예로 돌아가서, 안테나는 처음부터 360 도의 완벽한 시야로 인해 이것에 복잡성을 더합니다. 여전히 앞, 뒤, 왼쪽 및 오른쪽을 볼 수 있지만 위 또는 아래를 볼 수는없는 패턴을 가진 하나의 안테나가있을 수 있습니다. 이 유형의 안테나는 위와 아래를 잘라서 이득을 얻을 수 있습니다. 주로 여전히 360 * 시야를 갖기 때문에 전 방향 안테나로 간주되지만 안테나 바로 위나 아래에서 잘 수신 할 수는 없습니다.
내가 겪고 자하는 기본 개념은 게인이 어디에서나 나올 수 없다는 것입니다. 안테나 패턴의 다른 부분에 게인을 제공하기 위해 안테나 패턴의 일부를 희생해야합니다.
그래서 당신의 질문에 :
나는 (2.4GHz) 2.2dBI 안테나가 비슷한 100m 결과를 낳을 것이라고 가정합니다.
반드시 그런 것은 아닙니다. 기본적으로 안테나 패턴이 이상한 2.2dBI 안테나를 사용하면 범위가 거의없는 널이 많고 다른 영역의 범위는 100m 일 수 있습니다. 실제로 찾으려면 안테나의 데이터 시트를 파헤쳐 야합니다.
안테나 제조업체는 항상 경쟁사보다 더 나은 안테나 사운드를 만들기 위해 최선을 다할 것입니다. 이것은 가능한 많은 수를 얻기 위해 안테나 게인을 약간 다른 방식으로 측정 할 수 있음을 의미합니다. 좋은 안테나를 사용하면 적절한 안테나 패턴을 얻을 수 있습니다.
기존 답변이 대부분 귀하의 질문에 답변되었지만 후손을 위해 몇 가지 사항을 분명히하고 싶습니다.
dBi는 총 방사 전력과 같지 않으므로 주의해야합니다 . 다른 안테나는 크게 다른 효율을 가질 수 있습니다 .
dBi가 알려주는 것은 균일하고 무 지향성 (등방성)으로 방사하는 완벽한 안테나와 비교할 때 가능한 모든 방향 에서 최대 이득입니다. 또한 이것은 비율이며 로그 스케일에 있으므로 3dB는 2 배 더 큰 반면 20dB는 100 배 더 높습니다 (그리고 dBi의 i는 등방성을 의미 함).
어쨌든, 알아야 할 중요한 점 은 2.2dBi 안테나 가 직접적으로 (좁은 빔 폭)을 가리키고 전 방향 안테나보다 적은 총 전력을 방출하는 것을 제외하고 모든 방향에서 끔찍한 이득을 얻을 수 있다는 것입니다 . *
LOS (Line-of-Sight) 환경에있을 때 안테나가 실제로 다른 안테나를 올바르게 가리키고있는 한이 피크 게인이 가장 중요 할 것입니다. ** 그러나 실내 및 시력 (NLOS) 환경에서 엄청난 양의 다중 경로를 얻을 수있어 미친 간섭 패턴을 생성 할 수 있습니다. 신호가 바닥, 천장, 냉장고, 전화 등에서 반사되며 서로 다른 반사 위치에 따라 달라집니다 건설적으로 또는 파괴적으로 추가 할 수 있으며, 당신에게 극적으로 다른 수신 전력을 제공합니다. 이러한 NLOS 환경에서 안테나 효율 (총 방사 전력)은 지향성 (dBi)보다 훨씬 중요한 경우가 많습니다.
예를 들어 완벽한 3dBi 안테나 (2x 게인)는 방위각과 고도 (구의 절반을 생각 함) 모두 180 도의 모든 전력을 방출합니다. 항상 점진적인 게인 변화이므로 실제로는 달성 할 수 없습니다 (특히 빔 패턴을 볼 때 일반적으로 3dB 라인을 그릴 때 히트 맵은 점진적인 변화를 나타냅니다). 그러나 단지 18 도의 빔 폭에서 3dBi 이득을 달성 한 안테나는 1/100의 전력을 방사하지만 (방위의 1/10, 너비의 1/10이므로) 3dBi 안테나로 간주됩니다. 높이가 넓음).
** 다른 물체 / 반사가없는 경우, 다른 안테나는 안테나를 향해 직접 방출 된 전력 만 수신하므로 다른 방향의 게인이 무엇인지는 중요하지 않습니다. 그러나 실제로지면 바운스에서도 약간의 간섭 패턴을 얻을 수 있습니다.
최종 생각-여유 공간 경로 손실 계산기 (예 : https://www.pasternack.com/t-calculator-fspl.aspx )를 보면 2.2dBi 이득이 약 22m의 추가 범위를 제공한다는 것입니다. 0dBi 안테나의 경우 78m, 2.2dBi 안테나의 경우 100m). 7dBi 안테나는 동일한 경로 손실에 대해 다른 75m, 최대 175m를 제공합니다. 다시 말하지만 이것은 이상적인 자유 공간 (반사 / 흡수 없음)과 완벽하게 지정된 안테나에만 있습니다.
또한 너무 높은 이득의 안테나로 법을 어길 수 있습니다. FCC는 2.4GHz 대역의 비면허 전송을 1 와트 EIRP (등가 등방성 방사 전력)로 제한합니다. 또한 빛의 속도 (175m에서 왕복 약 1 us)의 대기 시간으로 인해 문제가 발생할 수 있으므로 블루투스 프로토콜은 실제로 실패하기 시작합니다 (WiFi에 훨씬 익숙하지만).
예 등방성은 진정한 "무 지향성"을 의미합니다. 고무 오리 또는 패치 안테나는 널 영역을 갖기 때문에 안테나의 넓은 방향으로 더 많은 방향으로 전송합니다.
지향성이 강한 TV 안테나와 위성 접시는 종종 16 ~ 24dBi 범위에서 시작합니다. 피크 방향의 게인 및 빔 폭은 등방성으로 인한 트레이드 오프입니다.
이것이 당신에게 의미하는 것은 프린지에있을 때 이제 5dB 더 커지는 것을 목표로 할 수 있으며 이는 큰 오류가 발생하여 오류가없는 모드가됩니다. 그러나 좁은 빔 헤드 라이트와 같이 멀리 떨어져 있고 라우터 나 셀 타워로 향하는 방향을 모른다면 RSSI를 모니터링하거나 휴대 전화의 신호 강도 표시기를 수신 할 때까지 길을 잃을 가능성이 더 높습니다. 그러나 Wi-Fi의 경우 이중 용도로 사용됩니다. 연결되면 Apple OSX와 같은 일부 경우에는 신호 속도가 아닌 전송 속도로 되돌아 가고 신호를 잃어버린 경우 연결 상태를 양호하게 유지해야합니다.
명확한 현장 라인에서 이상적인 이상적인 "간섭이없는"지점 간을 위해 5dB 개선으로 거리를 거의 두 배로 늘릴 수 있습니다. 이것은 도시에서 거의 발생하지 않기 때문에 거리가 신호를 향하고 간섭을 피하는 능력만큼 중요하지 않습니다.
경로 손실을 계산하려는 경우 경로 손실에 "Friis Transmission Equation"을 사용할 수 있습니다. 
이것은 수신기 소음 층, 다중 경로 데드 존 및 건물, 나무, 비 등의 경로 손실을 설명하지 않습니다
범위, R은 미터 단위이며, Lambda는 송신기 Ft의 파장이며 안테나 Gr, Gt에 대한 이득입니다.
나는 (2.4GHz) 2.2dBI 안테나가 비슷한 100m 결과를 낳을 것이라고 가정합니다.
아니요. 저는 안테나 전문가가 아니지만 지향성 안테나에 대해 들었습니다. dBi의 "i"는 "등방성"을 나타내며 모든 방향으로 균일하게 방사됩니다. 이러한 안테나는 실제로 존재하지 않지만 이론 모델은 참조로 사용할 수 있습니다. 따라서 2.2dBi 안테나는 등방성 안테나보다 2.2dB 더 좋습니다.
말하는 임의 2.2 dBi의 안테나가 동일한 거리를 산출 할 것이다하는 안테나의 지향성을 무시한다. 지향성이 높은 안테나는 지향성이 적은 안테나보다 적은 전력으로 100m를 달성합니다.