스크랩 무선랜 안테나 이득 및 DB 계산

[솔개이]

무선랜 안테나의 이득 및 DB값 계산 

이득(gain)은 입력된 신호가 증폭되어 출력 신호가 더 커지는 경우를 의미합니다. 하지만, 안테나는 분명한 수동소자이기 때문에 입력 신호보다 출력 신호가 더 커질수가 없습니다. 따라서, 안테나의 이득(antenna gain)은 다른 능동회로의 이득과는 별개의 문제이며, 입력신호에 비해 출력신호가 더 커진다것을 의미하지 않습니다. 안테나 이득은, 지향성으로 인해 부수적으로 생기는 상대적 이득을 의미하는 용어입니다. 안테나의 이득이란 최대치의 전계가 얻어지도록 방향을 설정한 안테나를 기준으로 동일한 복사패턴에 대비한 안테나 복사패턴의 비율을 데시벨(dB)로 나타낸 것을 의미합니다.

즉 안테나로 인해 신호가 커지는게 아니라, 사방으로 고르게 퍼져나가야 할 에너지를 원하는 방향으로 모아서 보냄에 따라, 그 전력 밀도가 증가하는 비율을 의미하는 셈이 됩니다. 단위로는 dB를 사용하며, 등방형(isotropic) 안테나를 기준으로 하는 경우는 dBi라고 표현합니다. 반면 dipole 안테나를 기준으로 하여 이득을 계산할 때는 dBd 라는 단위를 쓰기도 합니다. Dipole 안테나의 이득은 2.15 dBi 이므로, dBd와 dBi는 아래와 같은 관계를 가집니다.

0 dBd = 2.15 dBi, dBi = dBd + 2.15

결국 안테나의 이득이 크다는 얘기는, 특정방향(즉 신호를 보내기 위한 방향)으로 전자파가 몰린다는 의미입니다. 결국 안테나의 이득이 높다는 말은, 전자파를 전달하기를 원하는 특정방향으로 더욱 강한 전자파를 보낼 수 있다는 의미가 됩니다.

다음은 무선랜 장치의 거리에 따른 dB값을 계산하는 방법입니다. 중간에 장애물이 없는 이상적인 상황을 가정한 것으로, 실제 값과 다를 수 있습니다.

송신기측
    송신 출력 : dBm , 송신 케이블 손실 : dB, 송신 안테나 이득 : dBi

자유공간 전파손실 : dB

수신기측
    수신 안테나 이득 : dBi, 수신 케이블 손실 : dB, 수신기 감도 : dBm

링크 버킷 = 시스템 이득(전송출력-수신기감도) + 송/수신 안테나 이득 - 자유공간 전파손실(32.45 + 20log주파수(Khz) + 20log거리값) - 케이블/커넥터 손실

예1) 트렌드넷의 TEW-430APB 무선 브리지에 트렌드넷 지향성 안테나인 TEW-AI86DB를 장착하여 200m 떨어진 구간을 점대점으로 연결하는 경우의 링크 버킷을 계산

TEW-430APB  전송출력 : 15 dBm ± 2(typical)
TEW-430APB  수신감도 : -68 dBm(54Mbps)

TEW-AI86DB  802.11b/g에서 안테나 이득 : 6dBi 

자유공간 전파손실 = 32.45 + 20log2450 + 20log0.3 = 89.7dB
케이블/커넥터 손실 = 3dB

링크버킷 = (15+68) + 6x2 – 89.7 - 3 = 2.3db

예2) 트렌드넷의 TEW-430APB 무선 브리지에 트렌드넷 무지향성 안테나인 TEW-AI75OB를 장착하여 100m 떨어진 PC와 연결하는 경우의 링크 버킷을 계산

TEW-430APB  전송출력 : 15 dBm ± 2(typical)
TEW-430APB  수신감도 : -68 dBm(54Mbps)

TEW-AI86DB  802.11b/g에서 안테나 이득 : 5dBi 

자유공간 전파손실 = 32.45 + 20log2450 + 20log0.1 = 80.2dB
케이블/커넥터 손실 = 3dB

링크버킷 = (15+68) + 5x2 – 80.2 - 3 = 9.8db