Trong thế giới kết nối không dây ngày nay, anten đóng một vai trò quan trọng trong việc truyền tải và nhận thông tin từ môi trường xung quanh chúng ta. Một khía cạnh quan trọng của anten mà chúng ta thường nghe đến là “dBi”. Tuy nhiên, điều này là gì? Và tại sao nó lại quan trọng đối với hiệu suất của các hệ thống viễn thông không dây?
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về khái niệm “dBi” và cách nó ảnh hưởng đến anten.
dBi là gì?
Để bắt đầu, hãy xem xét ý nghĩa của “dBi”. Dấu chữ “dBi” viết tắt của “decibels isotropic” – một khái niệm quan trọng trong viễn thông không dây. Độ lợi này đo lường khả năng tăng cường tương đối của một anten so với anten isotropic, một loại anten lý tưởng bức xạ tín hiệu đồng đều theo mọi hướng. Tuy nhiên, anten isotropic chỉ là một khái niệm lý tưởng và không thể tồn tại trong thực tế vì tín hiệu không thể được phát ra mọi hướng một cách đồng đều.
Hiểu rõ hơn về độ lợi anten
Để đo độ lợi dBi, chúng ta so sánh hiệu suất của anten thực tế với anten isotropic. Nếu một anten có độ lợi dBi dương, điều đó có nghĩa là nó tập trung tín hiệu vào một hướng cụ thể hơn so với anten isotropic. Nếu có độ lợi dBi âm, anten này có thể tập trung tín hiệu ra xa hơn, hoặc có thể có mất mát tín hiệu trong quá trình truyền tải.
Cách xác định mức tăng ăng-ten
Khi xác định mức tăng, anten định hướng được so sánh với ăng-ten đẳng hướng, đóng vai trò là đường cơ sở và do đó có mức tăng 0 dBi. Độ lợi của anten định hướng cung cấp phép đo tính bằng dBi cho biết cường độ tín hiệu của anten định hướng vượt quá cường độ tín hiệu của ăng-ten đẳng hướng. Lượng này được xác định bằng cách so sánh cường độ điện từ (hoặc công suất), được đo bằng microwatt trên mét vuông hoặc một số biến thể của công suất, của anten định hướng và đẳng hướng ở một khoảng cách nhất định.
Công thức sau đây có thể được sử dụng để tính độ lợi của anten:
G (dBi) = 10 log 10 (I X /I Z )
Cường độ điện từ của anten định hướng được biểu thị bằng I X và cường độ của anten đẳng hướng được biểu thị bằng I Z. Công thức đầu tiên chia I X cho I Z rồi nhân thương số với 10 log 10 để chuyển đổi số lượng thành decibel. Sản phẩm cuối cùng là mức tăng của anten định hướng tính bằng dBi, được biểu thị bằng G (dBi) .
Độ lợi của anten liên quan trực tiếp đến độ rộng chùm tia của nó, tức là góc mà phần lớn công suất của anten hướng tới. Độ rộng chùm tia rộng hơn mang lại mức khuếch đại nhỏ hơn nhưng mang lại phạm vi phủ sóng lớn hơn. Ngược lại, độ rộng chùm tia hẹp hơn mang lại mức tăng cao hơn nhưng dẫn đến phạm vi phủ sóng ít hơn. Do đó, một anten có độ lợi cao – và do đó, có băng thông hẹp – phải nhắm chính xác hơn vào mục tiêu của nó để gửi hoặc nhận tín hiệu thành công.
|| Xem thêm: Spanning Tree là gì?
Ứng dụng của dBi trong thực tế
Trong các hệ thống viễn thông không dây, độ lợi anten đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất truyền tải và nhận tín hiệu. Với anten có độ lợi cao, khả năng tăng cường tín hiệu trong một hướng cụ thể giúp tăng cường tầm xa hoặc giảm nhiễu từ các hướng khác.
Xem xét biểu đồ tia phát (Radiation Pattern)
Biểu đồ tia phát là một công cụ quan trọng giúp hiểu rõ hơn về cách anten tương tác với tín hiệu. Nó thể hiện sự phân phối tín hiệu trong các hướng khác nhau. Mối liên quan giữa độ lợi anten và biểu đồ tia phát cho thấy khả năng tập trung tín hiệu của anten và cách nó “nhìn thấy” môi trường xung quanh.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ lợi anten
Hiệu suất của anten không chỉ phụ thuộc vào độ lợi dBi. Hình dáng, kích thước, tần số hoạt động và môi trường xung quanh cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của anten. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế hệ thống viễn thông không dây để đảm bảo tối ưu hoá tín hiệu.
Các loại Anten
Anten Đẳng Hướng (Omnidirectional Antenna):
Một loại anten phát tín hiệu đều đặn theo hầu hết các hướng trong không gian. Hình dáng của anten giống như một vòng tròn có một điểm đỉnh nhỏ và một điểm đáy lớn. Khi bạn xa hơn từ nguồn tín hiệu, tín hiệu phát ra trông giống như ánh sáng đèn pha tại các hải đăng chiếu sáng theo tất cả các hướng. Anten này rất hữu ích khi cần phủ sóng rộng và đều trong những vùng như công viên công cộng, nơi cung cấp mạng WiFi công cộng. Một anten đẳng hướng có độ lợi trung bình (khoảng 10 dBi) có thể truyền tín hiệu tốt trên khoảng một đến hai kilomet với điều kiện có không gian mở và các thiết bị nhận tín hiệu có anten độ lợi trung bình (khoảng 8 dBi).
Anten Sector:
Anten sector có hình dạng tương tự như một phần của một quạt rộng theo hướng ngang và hẹp theo hướng thẳng đứng. Thông thường, anten này có thể phát tín hiệu trong một góc từ 60° đến 150° theo chiều ngang và góc từ 15° đến 0° theo chiều dọc. Chúng thường được lắp đặt ở vị trí cao với một góc nghiêng (tilt) để tập trung tín hiệu vào vùng trước mặt anten, giúp tránh gây nhiễu RF với các cell phủ xa. Anten sector thường được sử dụng trong các vùng có cấu trúc phức tạp như các phòng làm việc lớn, nơi mà anten sector có thể cung cấp truy cập mạng cho toàn bộ khu vực trong khi anten đẳng hướng có thể gặp khó khăn do vị trí gian phòng phức tạp.
Anten Bản Phẳng (Flat Panel Antenna):
Anten bản phẳng có hình dạng tương tự như bản phẳng, chúng cung cấp độ lợi tương đối cao trong khi có kích thước nhỏ hơn hoặc mỏng hơn so với các loại anten khác. Nhờ độ lợi cao, anten này thích hợp cho việc tạo liên kết xa và cung cấp phạm vi sóng rộng hơn so với anten chảo hay anten lưới. Điều này giúp anten bản phẳng hoạt động hiệu quả trong mạng có kế hoạch hướng tới các anten đẳng hướng ở xa hoặc cần cung cấp vùng phủ rộng hơn ở khoảng cách xa. Anten Patch là phiên bản nhỏ hơn của anten bản phẳng, vẫn cung cấp búp sóng rộng hơn.
Anten Lưới (Grid Antenna):
Anten lưới tương tự anten chảo với hình dạng lõm, nhưng được thiết kế lưới cho phép gió và tuyết đi qua mà không ảnh hưởng tới việc truyền thông không dây. Chúng cung cấp độ lợi lớn, cho phép kết nối xa hơn, nhưng búp sóng lại hẹp, thường chỉ cho phép kết nối giữa hai thiết bị. Anten lưới thích hợp cho các kết nối điểm-điểm xa, đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu.
Anten Chảo (Dish Antenna):
Anten chảo có hình dạng lõm với khả năng phản xạ tín hiệu vào một máy phát hoặc thu đặt tại tâm điểm. Anten chảo có độ lợi rất cao nhờ tập trung tín hiệu vào búp sóng hẹp, giúp tạo liên kết hiệu quả trên khoảng cách xa. Chúng thích hợp cho các kết nối điểm-điểm ở xa.
|| Xem thêm: PPPOE Là Gì?
Kết luận
Như vậy, “dBi” không chỉ là một con số trừu tượng. Nó đại diện cho khả năng tăng cường tín hiệu của anten và có tác động lớn đến hiệu suất của các hệ thống viễn thông không dây. Qua việc hiểu rõ về dBi, chúng ta có thể đưa ra quyết định thông minh khi chọn và sử dụng anten trong các ứng dụng thực tế.
