Når du velger en antenne for en trådløs enhet, er et av de første spørsmålene om du skal bruke en rundstrålende antenne eller en retningsantenne. Begge typene er mye brukt i trådløs kommunikasjon, men de er designet for å løse ulike dekningsproblemer.
For utstyrsprodusenter, systemintegratorer og utviklere av trådløse nettverk kan avgjørelsen påvirke installasjonen, signalkvaliteten og den generelle ytelsen til kommunikasjonssystemet.
En rundstrålende antenne brukes vanligvis når enheter trenger å kommunisere fra forskjellige retninger. En retningsantenne er mer egnet når signalet må konsentreres mot et bestemt sted.
Å forstå hvordan disse to antennedesignene fungerer, kan gjøre det lettere å velge en passende løsning for din applikasjon.
1. Omnidireksjonelle antenner: Designet for dekning i flere retninger
En rundstrålende antenne brukes ofte i trådløse systemer der tilkoblede enheter er plassert rundt et sentralt kommunikasjonspunkt.
I motsetning til en antenne designet for å peke mot en spesifikk mottaker, distribuerer en typisk vertikalt montert rundstrålende antenne signalet sitt rundt horisontalplanet. Dette gjør det nyttig i miljøer der plasseringen av tilkoblede enheter kan variere.
For eksempel kan et trådløst tilgangspunkt i et lager ha behov for å kommunisere med utstyr plassert på forskjellige sider av bygningen. En rundstrålende antenne kan gi et praktisk dekningsmønster for denne typen installasjon, forutsatt at antennen er riktig plassert.
Hvor brukes rundstrålende antenner vanligvis?
Søknadene deres inkluderer:
Trådløse rutere og tilgangspunkter
Industrielt IoT-overvåkingsutstyr
Trådløse sensornettverk
Smarte byggkommunikasjonssystemer
Generell utendørs trådløs dekning
Antennedesignet skal samsvare med det faktiske miljøet. En omnidireksjonell antenne med høy forsterkning kan ha et flatere vertikalt strålingsmønster enn en modell med lavere forsterkning. Som et resultat vil økende antenneforsterkning ikke alltid forbedre dekningen for enheter plassert i forskjellige høyder.
Hva bør du vurdere før du velger en?
Driftsfrekvensen og strålingsmønsteret er spesielt viktig.
En antenne designet for 2,4 GHz fungerer kanskje ikke som forventet i et 5 GHz-system med mindre den er spesielt designet for å støtte begge båndene. Koblingskompatibilitet, antennemontering, kabeltap og tilgjengelig installasjonsplass må også vurderes.
For utstyrsprodusenter er disse detaljene ofte like viktige som antennens annonserte forsterkning.
2. Retningsantenner: Fokusering av signalet mot et mål
En retningsantenne er designet for å konsentrere radiofrekvensenergi i en bestemt retning.
Denne egenskapen gjør den nyttig når sende- og mottaksstedene er kjent. I stedet for å distribuere dekning rundt antennen, fokuserer designet mer av energien mot det tiltenkte kommunikasjonsområdet.
Retningsantenner er tilgjengelige i flere former, inkludert panel-, Yagi-, patch- og paraboldesign. Deres strålingsmønstre og forsterkningsegenskaper varierer i henhold til deres struktur og driftsfrekvens.
Hvorfor bruke en retningsantenne?
Den største fordelen er dens evne til å gi høyere forsterkning i retning av den tiltenkte forbindelsen.
Tenk på en trådløs forbindelse mellom to industribygg. Hvis begge bygningene har en tydelig kommunikasjonsvei, kan retningsantenner bidra til å etablere en fokusert forbindelse mellom dem.
Denne tilnærmingen kan også redusere uønskede signaler fra andre retninger, avhengig av antennens front-til-bak-forhold og sidelobe-karakteristikk.
Typiske bruksområder
Retningsantenner brukes ofte til:
Punkt-til-punkt trådløse broer
Utendørs kommunikasjon mellom bygninger
Langdistanse trådløse datakoblinger
Industrielle kontroll- og overvåkingsforbindelser
Ekstern nettverkstilgang
En viktig faktor er justering. En retningsantenne må plasseres mot den tiltenkte kommunikasjonspartneren. Hvis antennen peker i feil retning, kan det mottatte signalet bli betydelig svakere.
3. Omnidireksjonelle vs retningsbestemte antenner: en praktisk sammenligning
Forskjellen mellom disse to antennetypene blir tydeligere når man ser på hvordan de brukes i faktiske trådløse installasjoner.
Trekk |
Omnidireksjonell antenne |
Retningsbestemt antenne |
Dekning |
Bred horisontal dekning |
Fokusert dekning |
Signalfordeling |
Rundt antennen |
Mot en valgt retning |
Gevinst |
Ofte moderat |
Ofte høyere i fjernlyset |
Installasjon |
Mindre retningsjustering |
Nøyaktig justering er viktig |
Beste applikasjon |
Flere enheter i forskjellige retninger |
Faste trådløse tilkoblinger |
Typisk utstyr |
Tilgangspunkter og IoT-enheter |
Trådløse broer og eksterne lenker |
Dette er generelle egenskaper. Den faktiske forsterkningen, strålebredden og dekningen avhenger av den spesifikke antennedesignen i stedet for kategorien alene.
Ikke nødvendigvis.
Antenneforsterkning beskriver hvordan radioenergi konsentreres i en bestemt retning. Det uttrykkes vanligvis i dBi, med høyere forsterkning som indikerer sterkere retningskonsentrasjon i forhold til en isotropisk referanse.
En retningsantenne kan oppnå høy forsterkning ved å konsentrere energi til en smalere stråle. En rundstrålende antenne fordeler den horisontale dekningen bredere.
For en trådløs bro som forbinder to faste steder, kan en retningsantenne med høy forsterkning være passende. For en enhet som kommuniserer med utstyr som er plassert rundt den, kan imidlertid et smalere strålingsmønster skape dekningsproblemer.
Riktig antenne er derfor ikke alltid den med høyest forsterkning. Det er den hvis strålingsmønster samsvarer med den tiltenkte kommunikasjonsveien.
Når du sammenligner antennespesifikasjoner, er det nyttig å undersøke:
Disse spesifikasjonene hjelper til med å avgjøre om en antenne er kompatibel med det trådløse utstyret og den tiltenkte applikasjonen.
5. Hvordan velge en antenne for industrielt og trådløst utstyr
For industrielle applikasjoner starter antennevalg ofte med den fysiske utformingen av kommunikasjonssystemet.
Hvis utstyret er installert på et sentralt punkt og trenger å kommunisere med enheter spredt over forskjellige retninger, kan en rundstrålende antenne være et passende utgangspunkt.
Hvis systemet kobler sammen to faste steder, er en retningsantenne vanligvis verdt å vurdere.
Det finnes også installasjoner der ingen av alternativene automatisk er det beste valget. For eksempel kan et stort anlegg med flere separate dekningsområder kreve flere antenner i stedet for å stole på en enkelt antenne med høyere forsterkning.
Før du velger et produkt, bør du vurdere følgende spørsmål:
Hvilken frekvens opererer utstyret med?
Antennen må støtte det nødvendige frekvensbåndet. Frekvenskompatibilitet er avgjørende for å oppnå forventet RF-ytelse.
Hvordan er de tilkoblede enhetene plassert?
Enheter plassert rundt et sentralt punkt krever generelt bredere dekning. En fast mottaker på et kjent sted kan ha nytte av en fokusert antenne.
Er antennen installert innendørs eller utendørs?
Utendørsinstallasjoner kan kreve værbestandige materialer, passende monteringsutstyr og beskyttelse mot miljøforhold.
Hvilken kontakt og kabel kreves?
En antenne med riktig frekvensområde, men en inkompatibel kontakt, er kanskje ikke egnet for utstyret. Kabellengde og innføringstap kan også påvirke den endelige systemytelsen.
6. Arbeide med en antenneprodusent
For utviklere av trådløst utstyr er antennevalg ofte en del av en større produktdesignprosess.
Nødvendig frekvens, antenneforsterkning, strålingsmønster, mekaniske dimensjoner og kontakttype kan variere mellom prosjektene. En standardantenne kan oppfylle de grunnleggende kravene, mens andre applikasjoner kan trenge en annen konfigurasjon.
Når du kontakter en antenneprodusent, kan følgende informasjon bidra til å identifisere et passende produkt:
Driftsfrekvens eller frekvensområde
Nødvendig antenneforsterkning
Omnidireksjonell eller retningsbestemt dekning
Koblingstype
Antennestørrelse og monteringskrav
Innendørs eller utendørs bruk
Trådløst utstyrsmodell eller tiltenkt bruk
Disse detaljene gjør at antenneleverandøren kan evaluere applikasjonen mer nøyaktig i stedet for å anbefale et produkt basert på frekvens eller forsterkning alene.
Ofte stilte spørsmål
Er en rundstrålende antenne bedre for Wi-Fi?
En rundstrålende antenne er ofte egnet for Wi-Fi-tilgangspunkter som må betjene enheter i forskjellige retninger. Den beste antennen avhenger imidlertid av bygningens layout, plassering av tilgangspunkt, frekvensbånd og dekningskrav.
Hvilken antenne er bedre for en trådløs bro?
For en punkt-til-punkt trådløs bro er retningsantenner generelt foretrukket fordi de konsentrerer signalet mot mottaksstedet. Begge antennene skal være riktig justert, og koblingen bør evalueres under de faktiske installasjonsforholdene.
Kan en retningsantenne kommunisere med flere enheter?
Ja, hvis enhetene er plassert innenfor strålingsstrålen og systemet støtter de nødvendige tilkoblingene. Det kan imidlertid hende at en retningsantenne ikke gir passende dekning for enheter spredt rundt installasjonspunktet.
Siste tanker
Valget mellom en rundstrålende og retningsbestemt antenne kommer ned til hvordan det trådløse systemet må kommunisere.
Omnidireksjonelle antenner er nyttige når dekning er nødvendig rundt et sentralt sted. Retningsantenner er mer passende for fokusert kommunikasjon mellom kjente steder.
For produsenter av trådløst utstyr og industrisystemutviklere er evaluering av frekvens, forsterkning, strålingsmønster, koblingskompatibilitet og installasjonsforhold en praktisk måte å begrense antennealternativene.
En passende antenne bør samsvare med kommunikasjonskravene til utstyret, ikke bare tilby den høyeste forsterkningen eller den lengste annonserte rekkevidden.
