Bei der Auswahl einer Antenne für ein drahtloses Gerät ist eine der ersten Fragen, ob eine Rundstrahlantenne oder eine Richtantenne verwendet werden soll. Beide Typen werden häufig in der drahtlosen Kommunikation verwendet, sind jedoch darauf ausgelegt, unterschiedliche Abdeckungsprobleme zu lösen.
Für Gerätehersteller, Systemintegratoren und Entwickler drahtloser Netzwerke kann sich die Entscheidung auf die Installation, die Signalqualität und die Gesamtleistung des Kommunikationssystems auswirken.
Eine Rundstrahlantenne wird im Allgemeinen verwendet, wenn Geräte aus verschiedenen Richtungen kommunizieren müssen. Eine Richtantenne ist besser geeignet, wenn das Signal auf einen bestimmten Ort konzentriert werden muss.
Wenn Sie verstehen, wie diese beiden Antennendesigns funktionieren, können Sie leichter eine geeignete Lösung für Ihre Anwendung auswählen.
1. Omnidirektionale Antennen: Entwickelt für die Abdeckung in mehrere Richtungen
Eine Rundstrahlantenne wird häufig in drahtlosen Systemen verwendet, in denen angeschlossene Geräte um einen zentralen Kommunikationspunkt herum angeordnet sind.
Im Gegensatz zu einer Antenne, die auf einen bestimmten Empfänger ausgerichtet ist, verteilt eine typische vertikal montierte Rundstrahlantenne ihr Signal auf der horizontalen Ebene. Dies macht es in Umgebungen nützlich, in denen die Position angeschlossener Geräte variieren kann.
Beispielsweise muss ein drahtloser Zugangspunkt in einem Lager möglicherweise mit Geräten kommunizieren, die sich auf verschiedenen Seiten des Gebäudes befinden. Eine Rundstrahlantenne kann bei dieser Art von Installation ein praktisches Abdeckungsmuster bieten, sofern die Antenne richtig positioniert ist.
Wo werden Rundstrahlantennen häufig eingesetzt?
Zu ihren Anwendungen gehören:
WLAN-Router und Access Points
Industrielle IoT-Überwachungsausrüstung
Drahtlose Sensornetzwerke
Intelligente Gebäudekommunikationssysteme
Allzweck-WLAN-Abdeckung im Außenbereich
Das Antennendesign sollte zur tatsächlichen Umgebung passen. Eine omnidirektionale Antenne mit hoher Verstärkung kann ein flacheres vertikales Strahlungsmuster aufweisen als ein Modell mit geringerer Verstärkung. Daher verbessert eine Erhöhung des Antennengewinns nicht immer die Abdeckung für Geräte, die sich in unterschiedlichen Höhen befinden.
Was sollten Sie beachten, bevor Sie sich für eines entscheiden?
Besonders wichtig sind die Betriebsfrequenz und das Strahlungsmuster.
Eine für 2,4 GHz ausgelegte Antenne funktioniert in einem 5-GHz-System möglicherweise nicht wie erwartet, es sei denn, sie ist speziell für die Unterstützung beider Bänder ausgelegt. Auch Steckerkompatibilität, Antennenmontage, Kabeldämpfung und der verfügbare Installationsraum müssen berücksichtigt werden.
Für Gerätehersteller sind diese Angaben oft genauso wichtig wie der angegebene Antennengewinn.
2. Richtantennen: Fokussieren des Signals auf ein Ziel
Eine Richtantenne dient dazu, Hochfrequenzenergie in eine bestimmte Richtung zu konzentrieren.
Diese Eigenschaft macht es nützlich, wenn die Sende- und Empfangsstandorte bekannt sind. Anstatt die Abdeckung rund um die Antenne zu verteilen, konzentriert das Design einen größeren Teil seiner Energie auf den vorgesehenen Kommunikationsbereich.
Richtantennen sind in verschiedenen Formen erhältlich, darunter Panel-, Yagi-, Patch- und Parabolantennen. Ihre Strahlungsmuster und Verstärkungseigenschaften variieren je nach Struktur und Betriebsfrequenz.
Warum eine Richtantenne verwenden?
Der Hauptvorteil besteht in der Fähigkeit, eine höhere Verstärkung in Richtung der beabsichtigten Verbindung bereitzustellen.
Stellen Sie sich eine drahtlose Verbindung zwischen zwei Industriegebäuden vor. Wenn beide Gebäude über einen klaren Kommunikationsweg verfügen, können Richtantennen dabei helfen, eine gezielte Verbindung zwischen ihnen herzustellen.
Dieser Ansatz kann je nach Vorder-/Rückverhältnis der Antenne und Nebenkeuleneigenschaften auch unerwünschte Signale aus anderen Richtungen reduzieren.
Typische Anwendungen
Richtantennen werden häufig verwendet für:
Punkt-zu-Punkt-Funkbrücken
Außenkommunikation zwischen Gebäuden
Drahtlose Datenverbindungen über große Entfernungen
Industrielle Steuer- und Überwachungsanschlüsse
Remote-Netzwerkzugriff
Eine wichtige Überlegung ist die Ausrichtung. Eine Richtantenne muss auf den vorgesehenen Kommunikationspartner ausgerichtet werden. Wenn die Antenne in die falsche Richtung ausgerichtet ist, kann das empfangene Signal deutlich schwächer werden.
3. Omnidirektionale vs. gerichtete Antennen: Ein praktischer Vergleich
Der Unterschied zwischen diesen beiden Antennentypen wird deutlicher, wenn man sich ansieht, wie sie in tatsächlichen drahtlosen Installationen verwendet werden.
Besonderheit |
Omnidirektionale Antenne |
Richtantenne |
Abdeckung |
Breite horizontale Abdeckung |
Fokussierte Berichterstattung |
Signalverteilung |
Rund um die Antenne |
In eine ausgewählte Richtung |
Gewinnen |
Oft mäßig |
Im Fernlicht oft höher |
Installation |
Weniger Richtungsausrichtung |
Eine genaue Ausrichtung ist wichtig |
Beste Anwendung |
Mehrere Geräte in verschiedene Richtungen |
Feste drahtlose Verbindungen |
Typische Ausrüstung |
Zugangspunkte und IoT-Geräte |
Drahtlose Brücken und Remote-Links |
Dies sind allgemeine Merkmale. Der tatsächliche Gewinn, die Strahlbreite und die Abdeckung hängen vom jeweiligen Antennendesign und nicht nur von seiner Kategorie ab.
Nicht unbedingt.
Der Antennengewinn beschreibt, wie Funkenergie in eine bestimmte Richtung konzentriert wird. Sie wird normalerweise in dBi ausgedrückt, wobei eine höhere Verstärkung eine stärkere Richtungskonzentration im Vergleich zu einer isotropen Referenz anzeigt.
Eine Richtantenne kann einen hohen Gewinn erzielen, indem sie die Energie in einem schmaleren Strahl konzentriert. Eine Rundstrahlantenne verteilt ihre horizontale Abdeckung breiter.
Für eine drahtlose Brücke, die zwei feste Standorte verbindet, kann eine Richtantenne mit hoher Verstärkung geeignet sein. Bei einem Gerät, das mit umliegenden Geräten kommuniziert, könnte ein engeres Strahlungsmuster jedoch zu Abdeckungsproblemen führen.
Daher ist nicht immer die richtige Antenne diejenige mit dem höchsten Gewinn. Es ist derjenige, dessen Strahlungsmuster mit dem vorgesehenen Kommunikationspfad übereinstimmt.
Beim Vergleich der Antennenspezifikationen ist es sinnvoll, Folgendes zu prüfen:
Anhand dieser Spezifikationen lässt sich feststellen, ob eine Antenne mit der drahtlosen Ausrüstung und der beabsichtigten Anwendung kompatibel ist.
5. So wählen Sie eine Antenne für industrielle und drahtlose Geräte aus
Bei industriellen Anwendungen beginnt die Antennenauswahl häufig mit der physischen Anordnung des Kommunikationssystems.
Wenn das Gerät an einem zentralen Punkt installiert ist und mit Geräten kommunizieren muss, die über verschiedene Richtungen verteilt sind, kann eine Rundstrahlantenne ein geeigneter Ausgangspunkt sein.
Wenn das System zwei feste Standorte verbindet, ist eine Richtantenne in der Regel eine Überlegung wert.
Es gibt auch Installationen, bei denen keine der beiden Optionen automatisch die beste Wahl ist. Beispielsweise kann eine große Anlage mit mehreren separaten Versorgungsbereichen mehrere Antennen erfordern, anstatt sich auf eine einzelne Antenne mit höherem Gewinn zu verlassen.
Berücksichtigen Sie vor der Auswahl eines Produkts die folgenden Fragen:
Mit welcher Frequenz arbeitet das Gerät?
Die Antenne muss das erforderliche Frequenzband unterstützen. Frequenzkompatibilität ist für das Erreichen der erwarteten HF-Leistung von entscheidender Bedeutung.
Wie sind die angeschlossenen Geräte positioniert?
Geräte, die sich um einen zentralen Punkt herum befinden, erfordern im Allgemeinen eine breitere Abdeckung. Ein fest installierter Empfänger an einem bekannten Standort kann von einer fokussierten Antenne profitieren.
Ist die Antenne drinnen oder draußen installiert?
Für Außeninstallationen sind möglicherweise wetterbeständige Materialien, geeignete Montageteile und Schutz vor Umwelteinflüssen erforderlich.
Welcher Stecker und welches Kabel werden benötigt?
Eine Antenne mit dem richtigen Frequenzbereich, aber einem inkompatiblen Anschluss ist möglicherweise nicht für das Gerät geeignet. Kabellänge und Einfügedämpfung können sich ebenfalls auf die endgültige Systemleistung auswirken.
6. Zusammenarbeit mit einem Antennenhersteller
Für Entwickler drahtloser Geräte ist die Antennenauswahl oft Teil eines größeren Produktdesignprozesses.
Die erforderliche Frequenz, der Antennengewinn, das Strahlungsmuster, die mechanischen Abmessungen und der Steckertyp können je nach Projekt variieren. Eine Standardantenne kann die grundlegenden Anforderungen erfüllen, während für andere Anwendungen möglicherweise eine andere Konfiguration erforderlich ist.
Bei der Kontaktaufnahme mit einem Antennenhersteller können die folgenden Informationen dabei helfen, ein geeignetes Produkt zu finden:
Betriebsfrequenz oder Frequenzbereich
Erforderlicher Antennengewinn
Omnidirektionale oder gerichtete Abdeckung
Steckertyp
Antennengröße und Montageanforderungen
Innen- oder Außenanwendung
Modell oder Verwendungszweck des drahtlosen Geräts
Diese Details ermöglichen es dem Antennenlieferanten, die Anwendung genauer zu bewerten, anstatt ein Produkt allein aufgrund der Frequenz oder des Gewinns zu empfehlen.
Häufig gestellte Fragen
Ist eine Rundstrahlantenne besser für WLAN?
Eine Rundstrahlantenne eignet sich häufig für WLAN-Zugangspunkte, die Geräte in verschiedene Richtungen bedienen müssen. Die beste Antenne hängt jedoch von der Gebäudeaufteilung, dem Standort des Zugangspunkts, dem Frequenzband und den Abdeckungsanforderungen ab.
Welche Antenne ist besser für eine drahtlose Brücke?
Für eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Brücke werden im Allgemeinen Richtantennen bevorzugt, da sie das Signal auf den Empfangsort konzentrieren. Beide Antennen sollten richtig ausgerichtet sein und die Verbindung sollte unter den tatsächlichen Installationsbedingungen bewertet werden.
Kann eine Richtantenne mit mehreren Geräten kommunizieren?
Ja, wenn sich die Geräte in seinem Strahlungsbereich befinden und das System die erforderlichen Anschlüsse unterstützt. Allerdings bietet eine Richtantenne möglicherweise keine ausreichende Abdeckung für Geräte, die weit über den Installationsort verteilt sind.
Letzte Gedanken
Die Wahl zwischen einer Rundstrahl- und einer Richtantenne hängt davon ab, wie das drahtlose System kommunizieren muss.
Rundstrahlantennen sind nützlich, wenn eine Abdeckung rund um einen zentralen Standort erforderlich ist. Richtantennen eignen sich besser für die gezielte Kommunikation zwischen bekannten Standorten.
Für Hersteller drahtloser Geräte und Entwickler industrieller Systeme ist die Bewertung von Frequenz, Verstärkung, Strahlungsmuster, Anschlusskompatibilität und Installationsbedingungen eine praktische Möglichkeit, die Antennenoptionen einzugrenzen.
Eine geeignete Antenne sollte den Kommunikationsanforderungen des Geräts entsprechen und nicht nur den höchsten Gewinn oder die größte beworbene Reichweite bieten.
