Антенны Wi-Fi – как выбрать антенну?!
Категория: Wi-Fi – полезная информация, рекомендации!.
- Ремонт и обслуживание ноутбуков
- Настройка IPTV
- Готовые решения
- Загородный интернет
- Подключение без проводов
- Видеомонтаж
- Настройка роутера
- Прошивка роутера
- IPTV
- Роутеры Тенда
- Роутеры Huawei-проверено временем!
Беспроводные сети стандартов IEEE-802.11 получают всё большее распространение. Однако, многие пользователи и системные администраторы сталкиваются с проблемами покрытия своего офиса или дома уверенной связью.
Чем хуже качество приёма сигнала на компьютере клиента, тем на меньшей скорости будет установлено соединение.
А это означает, что вы совершенно бесплатно теряете скорость, которая могла бы быть и выше. Другая проблема – обеспечение устойчивой связью пользователей на большом расстоянии от точки доступа. И в том и в другом случае перед системным администратором или домашним пользователем появится вполне конкретная задача: надо сделать так, чтобы сигнал принимался увереннее и с максимально возможным уровнем. Казалось бы, для этого достаточно лишь найти сетевой адаптер или точку доступа с увеличенной мощностью – и проблема будет решена. Но в случае с беспроводными сетями мы имеем дело с радио эфиром, использование которого строго регламентируется законодательствами соответствующих стран. У нас, в России, для беспроводных сетей определён диапазон частот 2400 – 2483.5 МГц, в котором могут работать передатчики мощностью не больше 100 мВт Способов устранения данной проблемы два.
Ошибочно полагать, что передающая антенна может усиливать сигнал. Обычная пассивная антенна при передаче сигнала лишь направляет спектр в определённом направлении и за счёт своей площади обеспечивает более уверенный приём. Антенна работает подобно световому отражателю в фонарях. Она направляет спектр в заданном направлении. Например, вам надо охватить уверенным сигналом большое помещение. Простым решением будет разместить точку доступа в центре помещения, но к сожалению это может быть связано с техническими трудностями. Намного проще установить точку доступа в одном из углов комнаты и направить сигнал в противоположный угол.
Тем не менее, одна из основных характеристик антенны – её коэффициент усиления, выраженный в децибелах. Коэффициент усиления такой антенны – это отношение мощности сигнала излучённого в определённом направлении к мощности сигнала, излучаемого идеальной ненаправленной антенной. Необходимо отметить, что коэффициент усиления характеризует направленность сигнала, а не увеличение выходной мощности по отношению к входной (как это может показаться из названия), поэтому данный параметр часто ещё называют коэффициентом направленного действия. Этот параметр напрямую связан с диаграммой направленности антенны.
Из любой штырьковой ненаправленной антенны можно сделать направленную, для чего достаточно установить отражающий экран. Для этого пойдёт как лист фольги, так и простая жестяная банка. Но это неэтично, не эстетично и не идеально.
Промышленностью сегодня выпускаются достаточно антенн для различного применения в беспроводных сетях.
Вам могут потребоваться антенны для установки на улице или в помещении. Всё зависит от ваших требований. Конечно, если есть необходимость осуществить покрытие вашего двора или площади перед офисом, вам потребуется антенна для внешней установки. Такие антенны имеют крепкий водонепроницаемый корпус, защищённый от непогоды, порывов ветра и температурных перепадов. Такие антенны имеют мощные скобы для крепления на мачты или кронштейны и крепкие закрытые контакты.
Внутренние антенны не защищены от воды, чая и кофе. Они компактно устанавливаются рядом с вашим монитором, на тумбочке или на системном блоке. Такие антенны крайне удобны, если ваш системный блок стоит под столом, где существенная часть сигнала от антенны встроенного сетевого контроллера будет гаситься. Чтобы повысить скорость беспроводной сети, потерянную из-за плохого качества сигнала, такую антенну надо устанавливать как минимум на рабочем столе или крепить на стену.
Направленные антенны (Directionalantenna)
Пожалуй, это самый распространённый тип Wi-Fi антенн. Такие антенны, как мы уже сказали, отлично подходят для организации сети по типу точка-точка. Если ваш компьютер должен соединяться только с точкой доступа или с другим компьютером, используйте направленную антенну. В офисе или дома вы можете такой антенной “пробить” непробиваемые стены, направить сигнал от принтера на компьютер или расширить Wi-Fi на сад вашего дачного участка.
Для использования в помещении более практичным будет использование антенны панельного типа. Проще говоря, это плоский излучающий в одном направлении радиоволны прямоугольник.
Направленные антенны – идеальный вариант для связи двух точек по беспроводной сети Wi-Fi. Например, вы и ваш друг живёте в соседних домах, окна которых смотрят друг на друга. Чтобы соединиться по беспроводной сети, вам потребуется две направленных антенны, “смотрящих” строго друг на друга.
Связь двух удалённых точек по Wi-Fi
Расстояние, на которое может передаваться сигнал, зависит лишь от коэффициента усиления вашей антенны.
Некоторые энтузиасты могли передать сигнал на несколько десятков километров, так что для двух домов, находящихся в пределах видимости, соединиться по Wi-Fi будет намного проще.
Всенаправленные антенны (Omni-directional)
Всенаправленные антенны – это основной тип антенн, используемый в оборудовании для беспроводных сетей. Всенаправленные антенны равномерно покрывают территорию во всём радиусе действия. Если в вашем офисе установлен Wi-Fi принтер, к которому вы собираетесь дать доступ всем гостям с ноутбуками, которые могут находиться в переговорной, в приёмной, в столовой или где-нибудь ещё, на принтере должна быть установлена всенаправленная антенна. В то же время, если вы хотите установить на крыше дома Wi-Fi передатчик, чтобы дать доступ к сети соседним домам, гаражам и летним беседкам, вам нужна именно такая антенна.
Как правило, всенаправленные антенны представляют собой штырь, устанавливаемый вертикально. Этот штырь распространяет сигнал в плоскости, перпендикулярной своей оси.
Ещё один тип всенаправленных антенн – потолочные. Это внутренние антенны, подвешивающиеся под потолок для лучшего охвата всего помещения. Их удобно размещать в больших залах в центре помещения. Такие антенны должны распространять сигнал в двух плоскостях – в горизонтальной и вертикальной. С горизонтальной всё понятно – спектр здесь представляет собой практически идеальную окружность. А вот с вертикальной ситуация немного другая. Антенна рассчитана на то, чтобы вещать сверху вниз, поэтому наиболее высокий уровень сигнала будет достигаться в направлении 45 градусов от горизонтальной плоскости антенны. Следовательно, коэффициент усиления у такой антенны указывается не одним числом, а минимальным и максимальным значениями.
Какую антенну выбрать?
Совершенно очевидно, что выбирать антенну следует исходя из своих условий и задач, которые вы возлагаете на беспроводную сеть.
Для того, чтобы обеспечить демонстрационный зал уверенным приёмом вплоть до задних рядов, целесообразно будет установить всенаправленные антенны (omni-directional), которые можно разместить под потолком или на трибуне. Антенны с коэффициентом усиления даже 4 Дб вполне хватит для аудитории на 400-500 человек. Для большого ангара удобно будет подвесить под потолком подвесную всенаправленную антенну, которая охватит большую площадь даже с коэффициентом усиления от 2.5 до 3.7 дБ. Если вам нужно, чтобы все соседи на дачах могли работать с вашей беспроводной сетью или если вы хотите отдалиться от своего дачного участка на природу и там с помощью КПК выйти в сеть, вам потребуется всенаправленная антенна, установленная на мачту на крыше дома.
Ну а если вам нужно “пробить” стену от лазерного принтера к серверу, вам подойдёт направленная комнатная антенна. Ею так же можно соединять два сервера в разных крыльях здания. Брать направленную мощную антенну внутреннего использования можно так же если вы собираетесь соединять между собой несмежные комнаты и надо сконцентрировать сигнал в одном направлении. Или же если вы хотите установить сеть между двумя домами, окна которых выходят друг на друга: достаточно поставить такие антенны на подоконники и направить друг на друга.
Наружная направленная антенна пригодится для того, чтобы соединить два дома на разных концах дачного посёлка беспроводной сетью. Или для того, чтобы провести беспроводную сеть в удалённый объект.
При выборе антенны постарайтесь узнать диаграмму её вертикальной и горизонтальной поляризации. Она покажет, как антенна распространяет сигнал в вертикальной и горизонтальной плоскости и вы сможете рассчитать мёртвые зоны и зоны неуверенного приёма исходя из положения антенны в офисе или дома.
Как выбрать антенну для цифрового тв?
Для начала надо определиться с расстоянием до передатчика. Используя ресурс https://карта.ртрс.рф/ можно найти ближайший передатчик и определить расстояние до него. Щёлкнув мышкой по месту установки антенны вы увидите пару ближайших ретрансляторов, а нажав на сам ретранслятор можно посмотреть зону его вещания. Не всегда ближайший ретранслятор покрывает место установки антенны.
Типы антенн для цифрового тв
- Волновой канал. Эти антенны имеют большое усиление, но в узком диапазоне частот. Например если вы принимаете цифровое тв на 35 и 45 каналах, то волновой канал будет хорошим выбором. А вот если разброс между каналами большой, то будет сильно различаться усиление на разных каналах. В этом случае лучше выбрать антенну с более стабильным усилением во всём принимаемом диапазоне частот.
- Логопериодические антенны. Во всем рабочем диапазоне обеспечивают отличное согласование антенны с кабелем, а самое главное, что коэффициент усиления остается практически постоянным на всём диапазоне рабочих частот.
Логопериодические антенны работают в широком диапазоне частот, но имеют меньшее усиление по сравнению с волновым каналом (примерно на 15% при равных размерах). Их следует использовать при большом разбросе между каналами, например 24 и 58. - Панельные. Новый тип антенн хорошо себя зарекомендовавший. По своим характеристикам они схожи с логопериодическими антеннами, но имеют компактные размеры. Могут устанавливаться под скатом крыши не боясь быть повреждённой сходом снега. Имеют эстетичный внешний вид. Хороший выбор для приёма цифрового тв. Их недостатком является более высокая цена.
- Комнатные. Этот тип антенн применяют на небольшом удалении от передатчика, примерно до 15 км. Необходимо правильно подобрать место установки антенны, но не всегда есть возможность её установить в этом месте. Желательно применять антенный удлинитель для возможности манёвра с местом установки.
Логопериодические антенны работают в широком диапазоне частот, но имеют меньшее усиление по сравнению с волновым каналом (примерно на 15% при равных размерах). Их следует использовать при большом разбросе между каналами, например 24 и 58.Коэффициент усиления антенны.
· Пассивные. Это антенны без усилителя.
Они усиливают сигнал за счёт своей конструкции и размера. Поэтому чем больше антенна, тем выше коэффициент усиления. Но при этом сужается диаграмма направленности и требуется более точная настройка на передатчик. Всегда при возможности лучше выбирать пассивную антенну.
· Активные. Это антенны со встроенным усилителем. Усиление складывается из собственного усиления антенны + усиление встроенного усилителя. Надо понимать, что чем больше собственное усиления, тем лучше. Плюсы: это небольшая стоимость и простота установки. Недостатки: невозможность регулировки усиления, возможность выхода усилителя из строя, требуется подача питания на усилитель.
Если расстояние до передатчика и рельеф местности позволяют, то надо стараться выбирать для приёма цифрового тв пассивные антенны. Они надёжнее и дешевле, там просто нечему ломаться.
Если большая разводка кабеля или далеко находится передатчик, тогда требуется усилить сигнал. Лучше всего использовать домашний усилитель.
Он имеет регулировки усиления, выше уровень выходного сигнала и проще в ремонте. Антенны со встроенным усилителем применяются при дачном строительстве и небольшой разводке по дому.
Наши консультанты всегда помогут подобрать правильную антенну для приёма цифрового телевидения и дать рекомендации по её установке.
Как выбрать антенну
Если вам нужны рекомендации по поводу того, какие антенны использовать для вашего приложения, свяжитесь с нами и расскажите о своем проекте. Мы сделаем все возможное, чтобы направить вас в правильном направлении.
В следующих разделах описаны основные решения, которые вам придется принять при выборе антенны:
- Частота и пропускная способность
- Поляризация
- Усиление и направленность
- Форм-фактор
Частота и пропускная способность
Чаще всего наши клиенты уже знают полосу частот, к которой у них есть доступ, поскольку они должны были выбрать ее до выбора Mesh Rider Radio , который они будут использовать.
Приложение, география и конечный пользователь определяют решение о том, какие частоты использовать.
Некоторые антенны могут охватывать несколько частотных диапазонов; у них может быть широкая общая полоса пропускания и меньшие центральные полосы. Например, у вас может быть антенна, покрывающая 69от 8 МГц до 3 ГГц и имеет шесть диапазонов в этом диапазоне, для работы в котором он предназначен.
Компромисс, конечно, заключается в том, что производительность может быть не лучшей для любой заданной частоты, но она предлагает множество пригодных для использования частот в одном корпусе. Наша рекомендация, особенно для вашего окончательного проекта, состоит в том, чтобы использовать антенну, которая нацелена только на частоты, на которых вы будете работать.
Следует помнить, особенно клиентам с ограниченными размерами и весом, что рабочая частота существенно влияет на размер антенны. Более высокие частоты имеют меньшие длины волн, поэтому размер их антенн обычно меньше, чем у низкочастотных антенн.
Поляризация
Mesh Rider Radio — это радиосистема MIMO, которая может использовать несколько типов схем поляризации антенн для улучшения разнесения, что является одним из основных методов обеспечения надежной связи в сложных условиях.
Все антенны имеют направление поляризации, которое представляет собой направление колебаний излучения на выходе из антенны.
Линейная и круговая поляризация
Линейная поляризация происходит по прямой линии и, в зависимости от направления, в котором направлена антенна, может быть вертикальной, горизонтальной или под любым промежуточным углом. Электрическая волна сигнала антенны колеблется вверх и вниз вдоль оси этой прямой.
Излучение с круговой поляризацией вращается при выходе из антенны (аналогично штопору), а не движется в одной плоскости. Круговая поляризация может вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки. Антенны с круговой поляризацией часто лучше подходят для работы в неблагоприятных погодных условиях, так как они легче пропускают дождь и другие атмосферные помехи по сравнению с антеннами с линейной поляризацией.
Антенны с круговой поляризацией также помогают в быстро движущихся сценариях , таких как дронов, где ориентация антенн постоянно меняется.
Выбор поляризации антенны важен, поскольку передающая и приемная антенны должны иметь один и тот же тип поляризации. Если антенна с вертикальной поляризацией используется с антенной с круговой поляризацией, произойдет потеря усиления, что сократит расстояние связи и повлияет на качество передачи видео или данных.
Кросс-поляризация для разнообразия
Изоляция каждого потока данных в MIMO-радио помогает увеличить разнообразие и улучшить качество передачи. Это можно сделать, используя противоположные поляризации в каждом наборе антенн на радио.
Например, Mesh Rider Radio можно настроить для использования двух линейно поляризованных антенн с ортогональной поляризацией 90 градусов между ними. На приемной стороне антенны можно настроить так, чтобы они соответствовали одному и тому же 90 градусное позиционирование, чтобы без проблем получать сигнал.
C поперечная поляризация помогает обеспечить дополнительную надежность при ориентации антенн динамической , например, в дроне с и наземные роботы.
Усиление и направленность
Усиление антенны можно рассматривать как «толчок» для сигнала, поступающего от радио. Более высокий коэффициент усиления приводит к лучшему качеству сигнала, более высокой пропускной способности данных и большему радиусу действия. Таким образом, следует стремиться к максимально возможному усилению, которое обеспечивает необходимое покрытие направления , а разрешено местными правилами EIRP.
Усиление часто измеряется в дБи. Например, 10 дБи означает в 10 раз больше энергии по сравнению с изотропной антенной, которая излучает мощность равномерно во всех направлениях.
В пассивной антенне усиление создается за счет направления излучения антенны в определенном направлении (в отличие от равномерного во всех направлениях, как у изотропной антенны).
Это увеличивает силу «толчка» за счет отсутствия излучения во всех направлениях. Чем выше коэффициент усиления, тем больше антенна.
Клиенты мобильных роботов и БПЛА должны учитывать высоту, на которой будут двигаться их транспортные средства, и искать антенну, которая максимизирует горизонтальное усиление, но при этом обеспечивает требуемое пространственное покрытие.
Разработчики систем для дронов часто используют всенаправленные антенны с низким коэффициентом усиления (например, 3 дБи), которые направлены вниз, чтобы уменьшить вес летчика. На земле будет использоваться всенаправленная или следящая антенна с более высоким коэффициентом усиления, направленная вверх.
Форм-факторы
Ниже рассматриваются два типа антенн: всенаправленные и направленные. Выбор форм-фактора в первую очередь определяется направленностью, описанной выше.
Всенаправленные антенны
Всенаправленные антенны предназначены для одинакового излучения во всех направлениях в одной плоскости.
Антенны этого класса универсальны и подходят для многих приложений, где узлы являются мобильными и где движение носит случайный характер. Антенна в виде черной резиновой уточки, которую вы, вероятно, видите на задней панели вашего домашнего маршрутизатора, является всенаправленной антенной.
4 момента, которые следует учитывать при выборе встроенной антенны
Выбор и интеграция антенны — это уникальный процесс в области проектирования электроники. Это не похоже на интеграцию других цифровых ИС или компонентов, которые можно легко выбрать, просто изучив спецификации и сравнив характеристики производительности. Производительность антенны почти полностью определяется условиями ее эксплуатации. Крайне важно помнить об этом при изучении паспортов антенн.
В этой статье мы рассмотрим некоторые основные концепции антенн, чтобы вы могли с полной уверенностью выбрать лучшую из них. Мы также рассмотрим некоторые нюансы, отличающие антенны, и объясним, как вы можете использовать эти нюансы для улучшения производительности беспроводной сети в проекте.
Частоты и технологии
Антенны по сути являются преобразователями. Их работа заключается в обеспечении связи между двумя (или более) точками. Они делают это путем преобразования электрического тока в радиоволны, а затем обратно при приеме сигналов. Из-за физики этого преобразования встроенные антенны зависят от оптимизированной компоновки платы и главной печатной платы, чтобы обеспечить их эффективную работу.
Тенденция к миниатюризации означает, что современные устройства уменьшаются в размерах, но часто нуждаются в поддержке нескольких беспроводных технологий, работающих на разных частотах, в компактном корпусе. Иногда условия, необходимые для этих различных качеств, противоречат друг другу, например:
- Сигналы глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) исходят от спутников, что означает, что принимаемый сигнал очень слабый и поэтому подвержен помехам
- Технологии сотовой связи (такие как 3G и 4G) часто требуют одобрения сети перед запуском, а некоторые даже требуют антенных систем с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO)
- Технологии маломощных глобальных сетей (LPWAN) созданы для поддержки небольших бесшумных устройств, которые часто работают от батареи
- Технологии беспроводной локальной сети (WLAN), такие как Wi-Fi и Bluetooth, все чаще используются в крошечных устройствах, таких как носимые устройства, что затрудняет определение длины заземления к
Эффективность и заземляющие плоскости
Эффективность является наиболее важным показателем характеристик антенны.
Он описывает часть мощности, подаваемой на антенну, которая фактически излучается. В небольших устройствах с батарейным питанием достижение высокой эффективности является неотъемлемой частью долговечности устройства.
Антенны очень подвержены потерям, которые могут быть вызваны несоответствием импеданса и расстройкой, которые могут быть вызваны проводящими материалами, которые могут быть размещены рядом с антенной. Следовательно, эффективность антенны на месте будет отличаться от той, что указана в статистике производительности в свободном пространстве в техническом паспорте.
Длина плоскости заземления является еще одним важным фактором, влияющим на эффективность антенны. Уменьшение длины заземляющего слоя на 20 мм при работе на частотах ниже 1 ГГц может привести к падению эффективности на целых 20%.
Обратные потери (КСВН) и согласование
В радиочастотном диапазоне импеданс и согласование импеданса измеряют сопротивление антенны переменному току и определяют, какая часть мощности, подаваемой на антенну, будет отражаться от антенны.
Они характеризуются либо обратными потерями, либо коэффициентом стоячей волны по напряжению (КСВН). Чем ниже КСВ, тем лучше, поскольку это означает, что на антенну поступает больше энергии.
Согласование — это процесс согласования импеданса антенного чипа (или модуля) с ВЧ-схемой, обычно до 50 Ом. Радиочастотная схема или линии трассировки передают сигналы к антенне и от нее. В отличие от цифровых линий, они обеспечивают высокий уровень сопротивления. В плохо согласованной конструкции обратные потери могут достигать 50%.
Антенны, которые не согласованы должным образом (например, с помощью схемы согласования пи), могут не излучать мощность. Для получения дополнительной информации о принципах согласования загрузите наше руководство по согласованию импеданса антенны. Вы также можете использовать бесплатный калькулятор линий передачи Antenova, чтобы рассчитать оптимальные размеры дорожек линий трассировки для повышения производительности.
Усиление и направленность
Усиление — это показатель эффективности, который используется для определения направленности и потерь антенны.
Усиление измеряется в децибелах (дБи), и чем выше дБи, тем выше усиление и тем более сфокусирован луч. Следует отметить, что усиление — это не то же самое, что мощность передачи антенны, которая измеряется в ваттах.
Усиление может быть полезным в одних приложениях и менее полезным в других. Антенны с высокими параметрами усиления выгодны в тех случаях, когда сигнал может быть заранее задан от фиксированного источника. Однако для таких устройств, как носимые устройства или трекеры, направленность не обязательно полезна.
Правильная антенна может иметь решающее значение
Как вы только что убедились, выбор антенны — это гораздо больше, чем просто поиск антенны, которая обеспечивает наивысший уровень производительности. В большинстве случаев компоновка платы и главная печатная плата играют большую роль в определении производительности, чем сама антенна. По этой причине выбор антенны должен быть одним из главных проектных решений, принимаемых в проекте. Таким образом, остальная часть цикла проектирования может быть завершена с учетом факторов, повышающих производительность беспроводной связи.