Antennengewinn (G)

Der Antennengewinn (Antenna Gain, G) beschreibt die Fähigkeit einer Antenne, elektromagnetische Energie gezielt in eine bestimmte Richtung abzustrahlen oder zu empfangen – im Vergleich zu einem idealen isotropen Strahler. Der Gewinn wird typischerweise in Dezibel isotrop (dBi) oder Dezibel Dipol (dBd) angegeben.

Definition und Maßeinheiten

Der Antennengewinn kombiniert zwei Aspekte:

• Die Richtwirkung der Antenne (wie stark sie in eine bestimmte Richtung fokussiert)

• Den elektrischen Wirkungsgrad (wie viel zugeführte Leistung tatsächlich abgestrahlt wird)

Die Einheit dBi gibt den Gewinn relativ zu einem isotropen Strahler an, während dBd sich auf eine ideale λ/2-Dipolantenne bezieht.

Beziehung zwischen dBi und dBd:

dBi = dBd + 2,15

Formel zur Berechnung

Der Antennengewinn kann aus dem Antennenfaktor (AF) und der Frequenz berechnet werden:

G(dBi) = –AF + 20 × log₁₀(f) – 29,8

wobei:

• AF = Antennenfaktor (in dB/m)

• f = Frequenz in Megahertz (MHz)

• 29,8 = Korrekturfaktor für 50-Ohm-Systeme

Diese Formel erlaubt eine frequenzabhängige Bewertung der Effizienz der Antennenkopplung.

Praktische Anwendungen

Typische Antennengewinne in der Praxis:

• Wi-Fi-Router-Antennen: meist 2–3 dBi, für gleichmäßige Innenraumabdeckung

• Satellitenschüsseln: oft >30 dBi, für große Reichweiten und fokussierte Signalführung

• Mobilfunkantennen: 0–9 dBi, je nach Bauform und Anwendung

• Richtantennen (z. B. Yagi, Patch): für gezielte Signalübertragung mit hoher Reichweite

Einfluss auf die Systemauslegung

Der Antennengewinn ist ein entscheidender Parameter im Design drahtloser Systeme. Er beeinflusst:

• Abdeckungsbereich: Höherer Gewinn = größere Reichweite durch schmaleren Strahl

• Energieeffizienz: Weniger Sendeleistung nötig für gleiche Distanz

• Systemleistung: Optimales Verhältnis von Gewinn und Richtwirkung verbessert die Linkqualität

Die Wahl des richtigen Antennengewinns ist essenziell, um Kommunikationssysteme effizient und regelkonform auszulegen.