What Is dBi in Reference to a Wi-Fi Antenna?
You have many choices in selecting an antenna for a Wi-Fi wireless network adapter for your computer. If you use the antenna that came with the adapter and experience weak reception and slow Wi-Fi network performance, unscrew the stock antenna and replace it with a higher-gain model. Wi-Fi equipment makers rate compatible antennas in units called dBi. The higher the dBi rating, the stronger the antenna’s reception.
Isotropic Antenna
Wi-Fi antennas obey the same laws of nature that govern all other radio antennas. The isotropic radiator is the simplest theoretical radio antenna. It is a point source that produces radio waves equally in all directions. However, the isotropic antenna is just an idea; you cannot actually make one because it violates fundamental laws of physics — thus, it is only theoretical. However, it can serve as a standard by which you can measure other antennas: the decibels —db — compared to an isotropic radiator.
Antenna Gain
Every antenna has gain, a quality by which it increases the strength of a radio signal. Two main factors affect an antenna’s gain: shape and size. Shape influences the antenna’s directionality, or how it receives radio waves from different directions. The wavelength of the radio waves determine the radio’s size: an antenna receives signals best if its size matches the size of the radio waves, or is one-half or one-quarter the wavelength. For most uses, the better the antenna design, the higher the gain.
Decibels
When radio engineers compare the gain of antennas, they use the decibel system. A decibel is ten multiplied by the common logarithm of the ratio of two numbers. For example, if you compare 1 milliwatt and 10 milliwatts of radio power, you divide the second by the first and obtain 10. Taking the common log of that gives you 1, and multiplying it by 10 gives 10. The second amount is larger than the first by 10 decibels, or 10 dB.
dBi Rating
The dBi rating for a Wi-Fi antenna compares its performance to an isotropic antenna. If the isotropic antenna produces 1 milliwatt of radio wave power and the Wi-Fi antenna produces 2 milliwatts, that is 10 * log(2) or 3 dBi. If another antenna produces 3 milliwatts, that is 10 * log(3) or 4.8 dBi. Though the isotropic antenna doesn’t exist, it still serves as a reliable way to compare Wi-Fi antennas. You can compare the dBi ratings of the two antennas and choose one with the better dBi rating.
Что такое dBi простыми словами
Высшее образование по специальности «Информационные системы». Опыт работы системным администратором — 5 лет.
При покупке передающих устройств, вроде маршрутизаторов, ретрансляторов или чего-то подобного, большое внимание уделяется характеристикам. Не все из них понятны для тех людей, которые не сталкиваются с подобным оборудованием постоянно. Сегодня расскажем о том, что такое dBi, на каких устройствах встречается и стоит ли обращать внимание на эту характеристику при покупке.
Что такое dBi
Для начала стоит сказать, что такое децибел. Эта величина часто используется в электросвязи, акустике, радиотехнике, в теории систем автоматического управления. Это относительная величина, которая рассчитывается по формуле, так что в разных научных направлениях децибелы могут иметь разные значения. В общем случае они показывают во сколько раз какой-то сигнал сильнее или слабее другого.
dBi (русское дБи) — изотропный децибел (децибел относительно изотропного излучателя). Он показывает коэффициент усиления мощности сигнала относительно идеальной изотропной антенны. Изотропная антенная излучает идеально во всем радиус действия сигнала. То есть, она имеет идеально круглую сферу распространения сигнала, когда во все стороны сигнал идет с одинаковой силой.
Эталонная антенна, так называемый изотропный излучатель — идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Это виртуальный объект, к параметрам которого стоит стремится, чтобы достичь наибольшей эффективности.
В реальной жизни таких антенн не бывает. У каждого устройства есть определенная направленность антенны, так что в одну из сторон сигнал идет активнее, а в других направлениях он слабее, чем у изотропной антенны. Вот в характеристиках и указывается это усиление относительно идеальной антенный в формате дБи.
Формула
Есть формула для расчета самого показателя дБи, но для пользователя любых устройств, вроде Wi-Fi роутера,3G или 4G модемов или других передающих девайсов она сама по себе не имеет смысла. За вас уже все посчитано, а в характеристиках указано dBi gain, дБи или еще что-то подобное. Зато можно использовать формулу, чтобы посчитать, на сколько антенная усилит исходный сигнал.
Формула выглядит так: G(dBi) = 10log(G), где:
- G(dBi) – коэффициент усиления изотропной антенны, выраженный в децибелах;
- (G) – сколько раз сильнее антенна принимает (передает) от изотропной антенны ( в линейном масштабе).
На картинке приведена формула, которая поможет вам понять гораздо лучше то, как работает сам этот параметр. В следующем разделе приведем пример расчета, в котором по этой формуле переведем непонятные дБи в понятные «разы». Если не хотите заниматься самостоятельным счетом, то в интернете есть онлайн калькуляторы перевода одного параметра в другой.
На простом примере
Когда смотрите в характеристики роутера или в описание сигнала модема, то часто встречаете параметры 3 – 5 dBi, редко попадаются значения больше пятерки. Посчитаем во сколько раз усилит сигнал антенна с указанным параметром 5 дБи, для чего немного преобразуем ранее указанную формулу:
В итоге получается, что такая антенна увеличит мощность сигнала в 3 с небольшим раза. При 10 дБи усиление будет уже в 10 раз, а при 3 дБи усиление будет всего в два раза. Если вам попадется какое-то нестандартное значение параметра, то сможете посчитать значение усиления по формуле или найдете итоговой ответ в интернете.
При таком подходе вам сразу будет понятнее, какое устройство стоит брать. Например, что лучше, роутер с передатчиком 11 дБм и антенной в 8 дБи или же мощностью 20 с антенной в 5 дБи? Если просто так читать характеристики, то тут ничего непонятно. Если же конвертировать в разы и перемножить, то у первого получится мощность передатчика 69,41, а у второго 63,2. То есть второй оказался слабее, сначала покажется, что не намного, но это не так.
Сам по себе параметр dBi мало на что влияет, вам нужно соотносить его с мощностью передатчика, чтобы понять итоговую выходную мощность устройства.
Также при выборе устройства вам нужно будет учитывать и направленность антенны. Всенаправленных антенн не бывает, все равно в какую-то из сторон сигнал передается лучше, чем в другую. Это стоит учитывать при выборе места для устройства. Если в типовой квартире при достаточной мощности передатчика ловить будет все равно везде, то вот при настройке вай фай моста направление антенны важно.
При передаче сигнала на большие расстояние антенну направляют точно на приемник. Чем больше точность, тем лучше проходит сигнал между устройствами. Чем чище и мощнее сигнал, тем меньше потерь при передаче, меньше приходится повторно отправлять данные, а значит, скорость обмена информацией увеличивается.
Подобный эффект можно наблюдать и дома, если направите «рожки» своего роутера в правильную сторону. Обычно у них направление усиления сигнала такое же, как показано на картинке, но в отдельных случаях имеются и отличия.
Если вы поставите свои антенны так, чтобы усиленный сигнал шел в те комнаты, в которых он обычно слабый, то сможете наблюдать увеличение силы сигнала и некоторое повышение скорости из-за уменьшения потерь при передаче.
Разница между dBi и dBm
Также при выборе роутера или другого устройства вы можете увидеть параметр dBm. Он обозначает вообще другой параметр и относится к передатчику, а не к антенне или усилителю сигнала. В нем тоже не все так просто, как кажется незнакомому с темой человеку.
dBm (дБм) – создан для удобства обозначения характеристик. Этот параметр было решено принять за эталон (нулевой уровень) и относительно ее измерять уровень уже в децибелах. Так, если принять за нулевой уровень — 1мВт и относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм (1мВт = 0 дБм).
| дБм | мВт | дБм | мВт |
| -18,0 | 0,0158 | 7 | 5,01 |
| -17,0 | 0,0200 | 8 | 6,31 |
| -16,0 | 0,0251 | 9 | 7,94 |
| -15,0 | 0,0316 | 10 | 10,0 |
| -14,0 | 0,0398 | 11 | 12,6 |
| -13,0 | 0,0501 | 12 | 15,8 |
| -12,0 | 0,0631 | 13 | 20,0 |
| -11,0 | 0,0794 | 14 | 25,1 |
| -10,0 | 0,100 | 15 | 31,6 |
| -9,0 | 0,126 | 16 | 38,8 |
| -8,0 | 0,158 | 17 | 50,1 |
| -7,0 | 0,200 | 18 | 63,1 |
| -6,0 | 0,251 | 19 | 79,4 |
| -5,0 | 0,316 | 20 | 100 |
| -4,0 | 0,398 | 21 | 126 |
| -3,0 | 0,501 | 22 | 158 |
| -2,0 | 0,631 | 23 | 200 |
| -1,0 | 0,794 | 24 | 251 |
| 0 | 1,00 | 25 | 316 |
| 1 | 1,26 | 26 | 398 |
| 2 | 1,58 | 27 | 501 |
| 3 | 2,00 | 28 | 631 |
| 4 | 2,51 | 29 | 794 |
| 5 | 3,16 | 30 | 1000 |
| 6 | 3,98 | 31 | 1300 |
Как можете видеть из таблички, зависимость одного параметра от другого сложно запомнить. В итоге покупатель часто путается в цифрах и берет не то оборудование, которое нужно, а то, которое лучше себя подает. Вот смотришь на характеристики: у одного мощность передатчика 11, а у другого 14 дБм, ведь смешная разница же получается! А на самом деле у второго устройства передатчик в два раза мощнее.
Из-за таких неочевидных средств измерения мощности передатчика, к которым плюсом идут коэффициенты усиления антенны, считающиеся тоже неочевидным образом, люди плохо понимают какое устройство и насколько мощнее передает сигнал. В итоге может быть куплен девайс с «чуть-чуть» меньшими характеристиками, но с несколькими дополнительными и не такими уж нужными функциями.
Как усилить дБи для антенны в домашних условиях
Практических способов усиления именно дБи своими силами почти нет. Если у антенны есть какие-то параметры, то такими они и останутся. Если у вашего роутера съемные антенны, то можно купить более мощные передатчики для своего девайса – это будет наиболее эффективным способом.
Обычно же под усилением дБи понимают усиление сигнала. В этом случае может помочь несколько способов:
- Смена места маршрутизатора. Не ставьте свой роутер в угол из бетонных стен или рядом с другими устройствами, которые также могут излучать радио-сигналы. Найдите относительно открытое место, расположенное примерно по центру квартиры или дома. Также установите устройство повыше, чтобы было меньше помех для прохождения сигнала.
- Сориентируйте антенны. Обычно они установлены как попало. Попробуйте поставить их строго вертикально, если сигнал должен распространяется по горизонтали. Поиграйте с углом наклона антенн, чтобы добиться лучшего сигнала в той точке, в которой его сейчас не хватает.
- Используйте сеть 5 GHz, если ваше устройство поддерживает её. На 2.4 GHz работает большинство бытовых устройств, так что помех для сигнала, особенно в многоквартирных домах, может быть очень много.
- Зайдите в настройки роутера и проверьте, что мощность сигнала там выставлена на 100 процентов.
Заключение
Теперь должно быть понятно, что именно производители подразумевают под параметрами дБм и дБи. Большинство людей на них мало обращает внимания при покупке, сосредотачиваясь на других характеристиках маршрутизатора. Такой поход сработает, если вы покупаете устройство в одно или двухкомнатную квартиру, в который межкомнатные стены не сделаны из чистого бетона. Если нужно обеспечить качественный сигнал на большой территории, то на передатчик и антенну смотрите в первую очередь.
Пользуйтесь таблицами для перевода дБм в мВт и сразу же умножайте на то количество раз, в которое антенная может усилить сигнал. Только придя к конечным числам вы сможете понять какое устройство насколько мощнее. Если же не уверены в том, какая антенная подойдет вам, то возьмите такой роутер, в который можно устанавливать сменные антенны. Тогда, в случае проблем, сможете купить такую, что подойдет для вашего сигнала, примерно прикинув во сколько раз нужно усилить передатчик.