O ganho da antena depende da frequência? Em particular, podemos usar as antenas LTE legadas para mmwave e preservar o ganho da antena?

Não. Isso é algo completamente diferente.

Antenas e o design da antena dependem da frequência. A regra comum é usar dipolos [matemática]\lambda/2[/math]. É aí que você obtém a melhor saída. Então para 450 MHz você usa dipolos de 35cm, para Gigahertz você usa 15cm e para LTE 2.6 os dipolos devem ter cerca de 5cm de comprimento. Na banda alta de 28GHz isto reduz para 5mm.

Mas isso não tem nada a ver com o ganho da antena. Um dipolo não tem nenhum (ou para ser honesto um mínimo de 2,15 dBi em comparação com um Radiador isotrópico inexistente. ) O ganho da antena (ou melhor, o ganho direcional) depende da disposição dos elementos da antena. Eles são dispostos em uma matriz retangular. O número de colunas define o ganho horizontal, o número de filas define o ganho vertical. Uma boa antena produz 15 dBi. ISTO NÃO É GANHO DE POTÊNCIA, embora muitas pessoas tendam a acreditar quando ouvem a palavra. É apenas um foco da onda em um feixe ou ângulo estreito, comparável a uma lente de câmera, que focaliza a luz no chip do pequeno sensor. O foco direcional é o resultado da interferência das ondas emitidas pelos dipolos no Array.