เกนจานเสาอากาศและ dBi: คำนวณ 4 ขั้นตอน

เกนของจานสะท้อนบอกความเข้มการแผ่รังสีในทิศทางหนึ่งเมื่อเทียบกับตัวแผ่รังสีไอโซโทรปิก โดยใช้กำลังอ้างอิงที่กำหนด สำหรับช่องเปิดวงกลมประมาณได้ด้วย G = η(πD/λ)² เมื่อ D คือเส้นผ่านศูนย์กลาง λ คือความยาวคลื่น และ η คือประสิทธิภาพช่องเปิดที่ใช้ในแบบจำลอง

dBi ไม่ใช่การขยายกำลังด้วยวงจร

จานและตัวป้อนจัดการกระจายพลังงานให้มีทิศทาง ไม่ได้สร้างพลังงานใหม่เหมือนเครื่องขยายที่ใช้ไฟเลี้ยง dBi อ้างอิงตัวแผ่รังสีไอโซโทรปิก ส่วนเกนของ LNB ในหน่วย dB เป็นอัตราส่วนของวงจรอิเล็กทรอนิกส์

ตรวจว่าข้อมูลเป็น gain หรือ realized gain ซึ่งรวมผลการไม่แมตช์ที่พอร์ตด้วย การเทียบค่าคำนวณกับผลทดสอบต้องใช้คำนิยามเดียวกัน

ขั้นตอน 1: แปลงความถี่เป็นความยาวคลื่น

ในอวกาศอิสระ λ = c/f โดย c ≈ 299,792,458 m/s ที่ 12 GHz ได้ λ ≈ 0.02498 m หรือประมาณ 25 mm แปลงหน่วยความถี่ให้ถูกต้องก่อนแทนค่า

ใช้ความถี่ RF ที่ช่องเปิดของจาน ไม่ใช่ความถี่กลาง IF หลังการแปลงของ LNB การใช้ IF จะให้ค่าความยาวคลื่นและเกนผิดจากงานที่กำลังคำนวณ

ขั้นตอน 2: ระบุขนาดและประสิทธิภาพ

D และ λ ต้องอยู่ในหน่วยเดียวกัน เช่น D = 2.4 m ก็ใช้ λ เป็นเมตร ประสิทธิภาพช่องเปิดขึ้นกับการส่องสว่าง การล้นขอบ สิ่งบัง ความคลาดผิว และการสูญเสียที่รวมอยู่ในแบบจำลอง

วัดเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างเดียวแล้วหา η ไม่ได้ ค่านี้ต้องมาจากการออกแบบ การวัด หรือสมมติฐานที่ระบุชัด หากสมมติ 60% ให้แทน 0.60 ไม่ใช่ 60 และไม่ถือว่า 55–75% เป็นช่วงรับประกันของทุกผลิตภัณฑ์

ขั้นตอน 3: คำนวณเกนเชิงเส้น

เมื่อ D = 2.4 m, f = 12 GHz และ η = 0.60 จะได้ G ≈ 0.60 × (π × 2.4 / 0.02498)² ≈ 54,650

ผลนี้เป็นอัตราส่วนเชิงเส้น ไม่มีหน่วย ไม่ใช่ 54,650 dBi และไม่ได้บอกกำลังไฟสูงสุดที่สามารถป้อนให้เสาอากาศ

ขั้นตอน 4: แปลงเป็น dBi

G_dBi = 10 log₁₀(G) ≈ 47.4 dBi ดังนั้นตัวอย่างนี้ไม่ใช่ประมาณ 40 dBi และเป็นผลคำนวณภายใต้สมมติฐาน ไม่ใช่ผลวัดของจานรุ่นใดรุ่นหนึ่ง

ตัวอย่างที่ 12 GHz โดยสมมติ η = 0.60

เส้นผ่านศูนย์กลาง	เกนโดยประมาณ
1.2 m	41.4 dBi
2.4 m	47.4 dBi
3.0 m	49.3 dBi

เพิ่ม D เป็นสองเท่าจะเพิ่มค่าคำนวณประมาณ 6 dB เมื่อความถี่และประสิทธิภาพเท่าเดิม แต่ระบบจริงอาจไม่รักษาประสิทธิภาพเดิมหลังเปลี่ยนจาน

เหตุที่ผลจริงต่างจากการคำนวณ

ผิวผิดรูป ตัวป้อนไม่เหมาะสม สิ่งบัง การชี้และโพลาไรเซชันมีผลต่อการรับส่ง จานใหญ่ขึ้นอาจมีลำคลื่นแคบลงและต้องชี้ให้มั่นคงขึ้น ไม่มีค่าลดลง 1–3 dB ที่ใช้กับข้อบกพร่องทุกชนิด

การสูญเสียของสายหลังระนาบอ้างอิงต้องอยู่ในงบประมาณระบบ หากผลวัดของชุดรวมการสูญเสียส่วนนี้แล้ว อย่าหักซ้ำอีกครั้ง

นำเกนไปใช้อย่างไร

การคาดการณ์กำลังรับต้องมีทั้งกำลังส่ง เกนสองฝั่ง ระยะทาง การสูญเสียสาย โพลาไรเซชันและการชี้ สมการ Friis ใช้ได้เมื่อเงื่อนไขสนามไกลและการแพร่กระจายเหมาะสม

เกนสูงไม่ได้รับประกันความเร็วอินเทอร์เน็ต เพราะสัญญาณรบกวน แบนด์วิดท์ การมอดูเลต เครือข่ายและบริการยังจำกัดได้ อ่านหลักการช่องเปิดที่ Antenna-Theory และเทียบ จาน SATCOM ของ Dolph Microwave โดยระบุความถี่และเงื่อนไขทดสอบ