Принцип действия и применение Wi-Fi антенн
1. Принцип действия и применение Wi-Fi антенн.
Wi-Fi антенна – это радиотехническое устройство для приема и передачи сигналов беспроводного интернета. Принцип действия следующий: колебания ВЧ создаваемые генератором(роутер) при передаче через Wi-Fi антенну преобразуется в электромагнитные волны и излучается в пространство. А в принимающей происходит обратный процесс. Антенна определяет зону покрытия точки доступа.
Для подключения Wi-Fi антенны к приемнику или передатчику (ПК, ноутбук, роутер) используются антенные кабели или Wi-Fi адаптеры. Одна и та же Wi-Fi антенна может работать в двух режимах (прием и передача) одновременно.
Чаще всего Wi-Fi антенны применяются для сосредоточения спектра сигналов в определенном направлении, не усиливая его, а просто делая связь надежнее. Делают это с помощью рефлектора, или другими словами отражателя. Устанавливаются роутеры в домах, офисах, торговых центрах или труднодоступных местах, где нельзя проложить проводное соединение.
2. Исполнение для внутреннего и наружного применения.
Все антенны подразделяются на два типа: для наружного и для внутреннего применения. Отличие их состоит в геометрических параметрах и устойчивостью к внешним помехам. Антенны наружного применения больше и идут в комплекте с креплением. Антенны внутреннего исполнения используется в домах или офисах, а наружного – для покрытия, например, площади на дворе вашего дома или в саду.
Для примера возьмем антенну марки ТРИАДА-2680. Является антенной внутреннего использования. Крепится к потолку на диэлектрическую поверхность (рис. 2.1).
Рис.2.1. Антенна внутренняя ТРИАДА-2680
Примером внешней антенны можно взять марку ТРИАДА-2635. Крепится на столб или другую поверхность в направление принимающего устройства (рис.2.2).
Рис.2.2 Антенна наружная ТРИАДА-2635
3. Направленность антенны. Всенаправленные и направленные.
Направленностью антенны называется зависимость создаваемого магнитного поля с его направлением, а диаграмма направленности показывает графическое представление коэффициента усиление антенны.
Главные параметры, по которым делают количественную оценку направленности Wi-Fi антенны это ширина лепестка, коэффициент направленного действия.
По направленности антенны можно разделить: направленные и всенаправленные. Разница между ними в том, что первые с помощью рефлектора-отражателя перенаправляют сигнал в нужную сторону и имеют диаграмму в виде лепестка, а вторые распространяют сигнал по радиусу вокруг себя и имеют круговую диаграмму в горизонтальной плоскости. Стоит отметить, что каждая из них может быть, как внутренней, так и наружной.
Примером внутренней направленной Wi-Fi антенной является марка ТРИАДА-2635. Применяется для соединения с одним компьютером или одной точкой доступа. Диаграмма направленности представлена на рис.3.1.
Рис.3.1 Диаграмма направленности Wi-Fi антенны в горизонтальной плоскости.
В качестве примера всенаправленной антенны ТРИАДА-2420. Распространяет сигнал по окружности вокруг себя. Диаграмма направленности показана на рис.3.2
Рис.3.2 Диаграмма внутренней всенаправленной Wi-Fi антенны в горизонтальной плоскости.
Секторные антенны – мощность сигнала максимальна в определенном секторе.
Панельные антенны – направлены и имеют диаграмму виде лепестка в обоих плоскостях.
4. Коэффициент усиления.
Коэффициент усиления на самом деле не усиливает сигнал, так как не имеет собственного источника электрической энергии, а просто концентрирует сигнал в определенном направлении, обеспечивая более надежную связь между приемником и передатчиком.
Коэффициент усиления определяет разность между плотностью потока энергии, излучаемого антенной в каком-то направлении, и плотностью потока при работе изотропного излучателя. Изотропный излучатель (антенна) – генератор электромагнитных волн, излучающий их во все направления равномерно. Измеряется коэффициент в изотропных децибелах.
Определить коэффициент можно по формуле:
Окружность C составляет длину волны L, а расстояние d между витками составляет 0,25*С. Размер отражателя R равен C или L.
N – количество витков.
5. Поляризация. Однополяризационные, двуполяризационные(MIMO, AirMax)
Поляризация – это направление вектора электромагнитной волны.
Большое значение имеет поляризация антенны, так как радиоволны распространяются в окружающей среде по-разному. По виду поляризации различают
- Однополяризационные – это антенны, которые испускают сигнал либо в горизонтальной, либо в вертикальной поляризации. Зависит от расположения излучателя.
- Двуполяризационные – это антенны, которые передают данные одновременно в горизонтально и вертикальной поляризациях.
При изготовлении антенн на них клеится бирка, которая показывает в какой поляризации излучает антенна (чаще всего нарисована стрелка). Если повернуть вокруг оси на 90 градусов, то антенна изменит свою поляризацию.
Для того чтобы связь была надежной, необходимо, чтобы поляризация источника и приемника совпадали.
В двухполяризационных антеннах используется технологи MIMO и расшифровывается Multiple Input Multiple Output (несколько входов и выходов). Принцип работы антенн MIMO следующий:
- на передающей стороне присутствует делитель потоков, который разбивает данные на подпотоки. Число под потоков равняется числу антенн. Далее идет передача данных по каждой из антенн с различной поляризацией. Это делается для того чтобы сигнал мог быть идентифицирован принимающей стороной
- на принимающей стороне антенны принимают сигнал. Каждый из передающегося подпотока поступает на антенну в приемнике. Далее из всего потока энергии сигнала каждая антенна принимает только тот подпоток, за который она отвечает. Распределение происходит по закону, которым снабжен каждый сигнал.
Вторая технология, которая используется в беспроводных сетях называется AirMax. Различие между Wi-Fi и WiMax в том, что в первом случае станция прослушивает радиосигналы и определяет занятость канала (при свободном канале пакет отсылается), а во втором каждому абоненту выделяется слот для передачи и приема данных. Как следствие, задержек нет, слушать эфир не надо. Количество пользователей в Wi-Fi технологии не более 20, а в WiMax до 120. AirMax решает проблему, когда два клиента посылают сигнал в одно время. Так же задержка передачи голоса и видео уменьшается, так как после опроса абонентов накладывается приоритет.
6. Рабочий диапазон частот
Рабочий диапазон частот – это интервал частот, где предусмотрены характеристики присущи ТВ антенне (коэффициент усиления, согласование)
Рабочий диапазон частот позволяет использовать антенну в разных стандартах( 3G, Wi-Fi, WiMax).
Рассмотрим пример антенны ТРИАДА-2696. Диапазон частот следующий:
- GSM-9001800 МГц
- 3G-2100 МГц
- Wifi-2400 МГц
- WiMax-2600 МГц
7. Конструкционные особенности. Внешний вид. Крепеж.
Крепеж, внешний вид и конструкционные особенности различны у разных видов антенн.
Рассмотрим пример с типом внутренней антенны ТРИАДА-2696 (рис.7.1) 
Рис. 7.1 Антенна ТРИАДА-2696
Имеет петлевой укороченный вибратор и штыревой четвертьволновый вибратор. Конструкционная особенность: устанавливается в местах, где чаще всего происходят кражи. Размер небольшой, но для работы GSM терминала подходит. Обязательно должна устанавливаться на металлическую поверхность (рис.7.2).
Рис. 7.2
В случае с наружной антенной ТРИАДА-2635 все не так. Она изображена на рис.7.3 и представляет собой антенну бегущей волны.
Рис.7.3 Антенна ТРИАДА-2635
Конструкционная особенность в том, что она крепится к мачте или столбу. Имеет грозозащиту по постоянному току, водонепроницаемая. Ввиду своего корпуса защищена от воздействий окружающей среды. Так как антенна является направленной, то правильная установка показана на рис.7.4.
Рис.7.4. Установка ТРИАДА-2635
При установке любой Wi-fi антенны необходимо прочитать инструкцию, что бы обеспечить нужное качество связи.
