dBi - zysk anteny („G”) wyrażony w jednostce dBi informuje nas, o jaką wartość w decybelach zysk anteny jest większy w stosunku do hipotetycznej anteny izotropowej, zakładając, że do obu anten doprowadzona jest identyczna moc.

Tak naprawdę jest to wartość tylko teoretyczna, ponieważ antena izotropowa nie istnieje w rzeczywistości i nie można jej ani skonstruować, ani zbudować. Można to tylko wyliczyć albo wyobrazić teoretycznie.

Skąd wzięło się określenie izotropowa? Izotropia, izotropowa z języka greckiego „isos”, czyli równy, jednakowy, i „trópos”, czyli zwrot, obrót. W nauce tą nazwą określa się cechy ciał wykazujące identyczne, równomierne właściwości we wszystkich kierunkach.

Czyli teoretyczna antena izotropowa to nieskończenie mały punkt w próżni, promieniujący idealnie równomiernie (izotropowo) w każdym kierunku przestrzeni, bez odbić i strat (jej charakterystyką promieniowania jest kula).

Poniższe rysunki pomogą nam wyobrazić sobie antenę izotropową:

jako punkt w przestrzeni

jako promieniujący punkt w przestrzeni

Do obliczeń zysku energetycznego anteny izotropowej stosujemy wzór:

G(dBi) = 10log(G)

G(dBi) – zysk energetyczny anteny izotropowej wyrażony w decybelach
(G) – ile razy silniej antena nadaje (odbiera) od anteny izotropowej (w skali liniowej)

Po przekształceniu mamy praktyczny wzór:

Przykład. Obliczmy, o ile antena o zysku 17 dBi odbiera (nadaje) sygnał silniej od anteny izotropowej.

Czyli antena o zysku 17 dBi odbiera (nadaje) sygnał 50.11 razy silniej od anteny izotropowej.

Antena izotropowa ma zysk = 0 dBi

Należy pamiętać, że dipol półfalowy ma teoretyczny zysk o 2.15 dB większy w odniesieniu do anteny izotropowej (dlatego, że natężenie pola dipola w danym kierunku jest większe o 2.15 dB czyli 1.64 raza od anteny izotropowej):

G(dBi) = G(dBd) + 2.15 dB

G(dBd) - zysk energetyczny anteny „dipol półfalowy”

Przykład. Dysponujemy anteną o zysku 8 dBi. Obliczmy, ile wyniesie zysk tej anteny w stosunku do dipola półfalowego:

G(dBd) = G(dBi) – 2.15 = 8 dBi - 2.15 = 5.85 dBd

Jednostka dBi oraz określenie anteny izotropowej jest stosowane przy obliczaniu E.I.R.P. Jest to bardzo ważny parametr wykorzystywany w projektowaniu i obliczaniu parametrów sieci Wi-Fi, łącz satelitarnych itp.

E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - równoważna, zastępcza moc promieniowana izotropowo oznacza z definicji „moc, jaką musiałaby wypromieniować hipotetyczna antena izotropowa, aby otrzymać taki sam poziom sygnału na kierunku maksymalnego promieniowania danej anteny”.

Według obowiązujących przepisów w Polsce i Unii Europejskiej odpowiednie rozporządzenie określa maksymalną moc, z jaką można nadawać w danym zakresie częstotliwości Wi-Fi (przekroczenie tej mocy oznacza łamanie prawa):

• 2400,0 – 2483,5 MHz (pasmo 2,4 GHz) - moc nie może przekraczać 100 mW E.I.R.P. (20 dBm),
• 5150 – 5350 MHz (pasmo 5 GHz) - moc nie może przekraczać 200 mW E.I.R.P. (23 dBm) - dopuszcza się użytkowanie urządzeń wyłącznie wewnątrz pomieszczeń,
• 5725 – 5875 MHz (pasmo 5 GHz) - moc nie może przekraczać 1000 mW E.I.R.P. (30 dBm).

Aby nie przekroczyć wartości granicznych E.I.R.P., trzeba uwzględnić:

• moc wyjściową nadajnika (np. karty sieciowej, punktu dostępowego),
• rodzaj kabla, jego długości i tłumienie dla częstotliwości pracy oraz tłumienie złącz,
• zysk energetyczny anteny.

Pamiętajmy, że producenci punktów dostępowych (Access Points) podają często moc nadajnika w E.I.R.P. To oznacza, iż urządzenie jest zgodne z przepisami tylko i wyłącznie z dołączoną albo wbudowaną anteną. Jeżeli decydujemy się na samodzielną budowę aplikacji Wi-Fi, to musimy sami wykonać proste obliczenia i sprawdzić, czy mieścimy się w granicach mocy prawnie dopuszczonych.

Dla aplikacji składającej się z nadajnika (np. routera bezprzewodowego), kabla i anteny E.I.R.P. obliczamy, stosując wzór:

E.I.R.P. = P – l x Tk + Gi

P – moc nadajnika wyrażona w dBm
l – długość kabla podana w metrach
Tk – tłumienie 1 metra kabla dla częstotliwości pracy nadajnika
Gi - zysk energetyczny anteny izotropowej wyrażony w decybelach

W uproszczeniu:

E.I.R.P. = moc nadajnika (dBm) + zysk anteny (dBi) – tłumienie kabla (dB) – tłumienie złącz (dB)

Dla uproszczenia obliczeń przyjmujemy tłumienie jednego złącza = 0,5 dB

Przykład. Budujemy sieć Wi-Fi w paśmie 2,4 GHz i mamy:

• punkt dostępowy o mocy 16 dBm,
• antenę dookólną o zysku 8 dBi,
• 8 metrów kabla TRI-LAN-240 (tłumienie dla 2,4 GHz to 0,4 dB / metr), czyli 8 x 0,4 dB = 3,2 dB,
• dwa złącza – czyli tłumienie + 2 x 0,5 dB = 1 dB.

Obliczamy:

E.I.R.P. = 16 dBm + 8 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 19,8 dBm (czyli mieścimy się w przepisach - moc mniejsza niż 20 dBm).

Jeżeli np. zastosujemy w tym przypadku antenę o zysku 13 dBi:

E.I.R.P. = 16 dBm + 13 dBi – 3,2 dB – 1 dB = 24,8 dBm (czyli o 4,8 dBm za dużo!)

Należy pamiętać, że nie każdy punkt dostępowy ma możliwość zmniejszenia mocy wyjściowej. Trzeba uświadomić sobie, iż znacznie lepsze jest użycie anteny o większym zysku oraz nadajnika o mniejszej mocy niż anteny o mniejszym zysku oraz nadajnika o większej mocy. Dlatego, że urządzenia pracują nie tylko w trybie nadawczym, ale i odbiorczym i ważna tutaj jest również czułość odbiornika.