آنچه در این مقاله می خوانید:
معنای dB، dBi و dBm و نحوه تشخیص آن ها
اگر برای مدتی در صنعت پخش رادیویی کار کردهاید، حتماً این واحدها را دیدهاید که در دفترچههای راهنمای برخی از تجهیزات پخش رادیویی مانند آنتن FM یا تقویتکننده RF علامتگذاری شدهاند: dB، dBi و dBm. آنها شبیه به هم هستند، اما آیا می دانید معنی آنها چیست و چگونه می توانید آنها را تشخیص دهید؟
از سوی دیگر در سیستم های مخابراتی، آنتن ها نقش کلیدی در دریافت و ارسال سیگنال های رادیویی دارند که یکی رکن های مهم در ارزیابی عملکرد آنتن ها، DBI می باشد. ما می خواهیم در این مقاله شما را با معنای dB، dBi و dBm و نحوه تشخیص آن ها آشنا سازیم؛
معنای dB، dBi و dBm و نحوه تشخیص آن ها:
در یک آنتن فرستنده، gain توضیح میدهد که آنتن چگونه توان ورودی را به امواج رادیویی که در جهت مشخصی هدایت میشوند، تبدیل کند. در یک آنتن گیرنده، gain توصیف میکند که آنتن چگونه امواج رادیویی را که از یک جهت مشخص میرسند به توان الکتریکی تبدیل میکند.
هنگامی که هیچ جهتی مشخص نشده باشد، آنتن FM نمی تواند قدرت دستگاه فرستنده یا خود دستگاه گیرنده را بهبود بخشد، اما آنتن می تواند این توان یا امواج رادیویی را در یک جهت مشخص متمرکز کند.
به این ترتیب شدت موج رادیویی ساطع شده توسط آنتن در این جهت قوی تر از موج اصلی خواهد بود که همچنین به این معنی است که شدت موج رادیویی در جهات دیگر ضعیف تر از اصلی خواهد بود. بنابراین gain، نسبت شدت موج رادیویی در جهت با قوی ترین شدت تابش به شدت موج رادیویی اولیه است.
شاید درک مفهومی که برایتان توضیح دادیم کمی دشوار باشد اما بهتر بود تا در ابتدا با مفهوم gain آشنا شوید سپس به بررسی تفاوت dB، dBi و dBm بپردازیم.
قدرت آنتن یا gain چیست:
قبل از هرچیز بهتر است کمی درباره ساختار آنتن بدانید، آنتن ها دارای ساختاری فلزی هستند که امواج الکترومغناطیسی را جذب و ارسال می کنند. آنتن ها دارای اندازه و اشکال متنوعی می باشند که این ابعاد شامل انتن هایی که برای مشاهده تلویزیون و رادیو استفاده می کنیم شروع می شود و به آنتن های غول پیکر ماهواره ها که تا میلیون ها مایل مخابره می شوند ختم می گردد.
آنتن ها ممکن است در داخل برخی تجهیزات شبکه و تجهیزات وایرلس همچون مودم ها، روترها و اکسس پوینت ها موجود باشند. وظیفه آنتن در واقع توزیع دوباره سیگنال های فرکانس رادیویی در جهت مورد نظر است. پس آنتن ها، انرژی رادیویی را در جهتی منحرف متمرکز کرده و یا آن را هدایت می کند اما آن ها را ایجاد نمی کنند.
در توضیحات آنتن و قدرت آنتن با کلمه gain بسیار مواجه می شوید که gain در حقیقت افزایش سیگنال با استفاده از آنتن است که به آن قدرت آنتن هم می گویند و با dbi یا db اندازه گیری می شود. گاهی ممکن است تصور کنید داشتن آنتنی با gain بالا، می تواند قوی ترین سیگنال و بیشترین کیفیت اتصال را ایجاد کند، اما همیشه بدین صورت نیست.
تعریف dB یا دسی بل:
شاید به خاطر داشته باشید که در دوران مدرسه هرکجا اختصار dB رامی دیدیم نشان دهنده بلندی صدا بود. با استفاده از دسی بل ما نسبت ورودی به توان خروجی را اندازه می گیریم، لازم است بدانید که نتیجه به دست آمده یک نسبت است نه یک مقدار مطلق. این نسبت نشان دهنده اندازه گیری شدت قدرت سیگنال الکتریکی در مقایسه با میزان معین آن است.
فرمول محاسبه dB برابر با 10log(x/y) می باشد که منظور از X و Y شدت تابش دو آنتن را نشان می دهد و تفاوت بین سطح توان دو آنتن می باشد. با استفاده از این فرمول می توان فهمید اگر میزان X از Y کوچکتر باشد دسی بل یا همان dB منفی خواهد شد. در زمانی که X و Y با هم مساوی باشند مقدار دسی بل برابر با صفر خواهد شد.
اگر مقدار X دو برابر Y باشد میزان دسی بل برابر با 3 خواهد شد و اکر X چهار برابر Y باشد مقدار دسی بل برابر با 6 خواهد شد و در نهایت اگر مقدار x شانزده برابر y باشد مقدار دسی بل برابر با 12 خواهد شد.
برای محاسبه دقیق مقدار gain واقعی و اختلاف توان واقعی آنتن سیمی، باید به میزان از دست رفتن کابل RF نیز توجه داشته باشید. زیرا کابل ها می توانند باعث از بین رفتن برق شوند.
تعریف dBi:
در صورتی که می خواهید gain شدت تابش آنتن جهت دار و آنتن همه جهته را مقایسه کنید، باید dBi را به عنوان واحد در نظر بگیرید، جایی که “i” نشان دهنده ایزوتوپی است و فرمول محاسبه dBi همان dB است. dBi درواقع مخفف دسی بل نسبت به ایزوتوپ است و همچون حالت قبل نشان دهنده یک نسبت است نه مقدار مطلق. به صورت کلی از dBi برای اندازه گیری عملکرد آنتن استفاده می شود.
این مشخصه نشان دهنده آن است که آنتن تا چه اندازه می تواند انرژی تابشی خود را در یک جهت خاص متمرکز سازد. DBI نشان دهنده قدرت تشعشع آنتن در یک جهت نسبت به توان کل تابشی آنتن در تمامی جهات است. آنتنی که انرژی خود را به خوبی در یک جهت خاص متمرکز می سازد، دارای DBI بالاتری است.
آنتن همه جهته سیگنال رادیویی به یک ناحیه یا حوزه کامل تابیده می شود، یعنی در هر جهت دارای شدت رادیویی یکسانی است. هنگامی که آنتن دارای یک gain در جهت مشخصی باشد، لوب باریک می شود، آنتن ایستگاه رادیویی FM زاویه مشخصی را به عنوان جهت اصلی تابش می گیرد و شدن تابش قوی تر از شدت تابش اصلی می شود.
نسبت شدت تابش این زاویه تابش اصلی به شدت تشعشع اولیه، میزانه gain آنتن جهت دار را مشخص می کند. پس می توان نتیجه گرفت که dBi اگر بیشتر از صفر باشد یعنی آنتن دارای جهت دهی است.
فرمول محاسبه dBi برابر است با 10log10(IX/IZ):
10log10 برابر است با اندازه گیری استاندارد لگاریتم قدرت نسبی (آن را به dB تبدیل می کند)
IX: شدت آنتن در یک جهت واحد و در یک فاصله معین را نشان می دهد.
IZ: شدت الکترومغناطیسی آنتن ایزوتروپیک در همان فاصله است.
آنتن ایزوتروپیک چیست: یک آنتن نظری است که از همه جهات به شکل یکنواخت از آن تابش می شود. dBi واحد محاسبه سود آنتن و مقایسه آن با الگوی آنتن فرضی است. آنتن ایزوتروپیک دارای درجه قدرت 0 دسی بل است.
تصویر زیر نشان دهنده الگوی آنتن ایزوتروپی است و نقطه قرمز در وسط آن، شبکه الگوی قدرت از مرکز است.
تعریف dBm:
اگرچه dBm شبیه dBi است، اما شدت تابش را نشان نمی دهد. “m” در dBm نشان دهنده میلی وات (MW) است که مشابه dBi است، همچنین یک مقدار نسبی است، اما مقدار نسبی توان انتقال را با 1MW به عنوان مقدار مرجع نشان می دهد. از dBm برای سیستم های کم توان که در آن ها میزان برق به سطح 1 میلی وات ارجاع می شود، استفاده میگردد.
فرمول این است: P(dBm) = 10 log (P(mW)/1MW)
dBm مخفف دسی بل میلی وات است که برای تبدیل توان خروجی mW به dBm باید، P که نشان دهنده توان خروجی است را به میلی وات محاسبه کنیم.
اگرچه dBm یک مقدار نسبی است، اما می توان آن را پس از تبدیل واحد به توان واقعی تجهیزات تبدیل کرد. به عنوان مثال:
0dbm = 1MW
1dbm = 1.3MW
10dBm = 1W
60dbm = 1000W
مشاهده می شود که می تواند از مقادیر بسیار ساده برای نمایش توان بسیار کم یا توان بسیار بزرگ استفاده کند. بنابراین توان واقعی دستگاه های مختلف بر حسب dBm بیان خواهد شد.
تعریف dBW:
dBW مخفف دسی بل وات است، این واحد برای اندازه گیری قدرت سیگنال بیان شده در دسی بل نسبت به یک وات است. توان dBW برابر با 10 برابر پایه 10 لگاریتم توان در وات می باشد.
این بسیار مفید است زیرا می تواند طیف وسیعی از مقادیر را در یک محدوده کوتاه از اعداد بیان کند. برای سیستم های پرقدرت، مانند آنهایی که در ارتباطات ماهواره ای استفاده می شوند، معمولاً از مقیاس dBW (دسی بل وات) استفاده می شود، که در آن برق به 1 وات ارجاع می شود:
P (dBW) = 10log (P (W) / 1W)
تفاوت dB، dBi و dBm:
- از dB و dBi برای نشان دادن شدت نسبی (gain یا از دست دادن) تابش رادیویی آنتن استفاده می شود در حالی که dBm برای نشان دادن قدرت واقعی تجهیزات استفاده می شود.
- dB مقدار نسبی تفاوت شدت تابش بین دو آنتن است و dBi مقایسه قدرت سیگنال رادیویی یک آنتن قبل و بعد از gain (یا جهت) است.
چرا dBi در طراحی آنتن ها اهمیت دارد:
- تمرکز انرژی در جهت مشخص:
dBi بالا به این معناست که آنتن میتواند انرژی خود را بهطور متمرکز در یک جهت مشخص تابش کند. این ویژگی در کاربردهایی مانند ارتباطات نقطهبهنقطه و سیستمهای راداری بسیار اهمیت دارد. - کاهش تداخل سیگنال:
آنتنهای با DBI بالا انرژی کمتری را در جهتهای ناخواسته تابش میکنند که این موضوع باعث کاهش تداخل با سایر سیگنالها می گردد. - افزایش محدوده پوشش:
آنتنهایی با dBi بالا میتوانند سیگنالهای قویتری در فواصل دورتر ارسال کنند. این ویژگی در شبکههای مخابراتی مانند Wi-Fi، ماهواره و سیستمهای سلولی بسیار مفید است. - صرفهجویی در مصرف انرژی:
با تمرکز انرژی در جهتهای خاص، تلفات انرژی کاهش مییابد و سیستمهای مخابراتی بهینهتر عمل میکنند. - بهبود عملکرد لینکهای ارتباطی:
dBi بالا باعث افزایش سیگنال به نویز (SNR) و بهبود کیفیت ارتباط در لینکهای مخابراتی میشود.
نتیجه گیری:
ما در این مقاله سعی کردیم تا معنای dB، dBi و dBm و نحوه تشخیص آن ها و همچنین تفاوت dB، dBi و dBm را برای شما شرح دهیم، به طور کلی همان گونه که گفتیم، dB نسبت ورودی به توان خروجی را اندازه می گیرد، dBi عملکرد آنتن را اندازه گیری می کند و از dBm برای سیستم های کم توان استفاده می شود.
در صورتی که مقاله ” معنای dB، dBi و dBm و نحوه تشخیص آن ها ” برایتان مفید واقع شده است میتوانید به مجله مسترشبکه مراجعه کرده و سایر مقالات ما را بررسی کنید.
شما میتوانید انواع آنتن شبکه را از مسترشبکه بزرگترین فروشگاه اینترنتی تجهیزات شبکه در ایران خریداری نمایید. |