При выборе антенны для беспроводного устройства одним из первых вопросов является вопрос о том, использовать ли всенаправленную антенну или направленную антенну. Оба типа широко используются в беспроводной связи, но предназначены для решения разных задач покрытия.
Для производителей оборудования, системных интеграторов и разработчиков беспроводных сетей это решение может повлиять на установку, качество сигнала и общую производительность системы связи.
Всенаправленная антенна обычно используется, когда устройствам необходимо обмениваться данными с разных направлений. Направленная антенна больше подходит, когда сигнал необходимо сконцентрировать в определенном месте.
Понимание того, как работают эти две конструкции антенн, может облегчить выбор подходящего решения для вашего приложения.
1. Всенаправленные антенны: предназначены для покрытия в нескольких направлениях.
Всенаправленная антенна обычно используется в беспроводных системах, где подключенные устройства расположены вокруг центральной точки связи.
В отличие от антенны, предназначенной для направления на конкретный приемник, типичная всенаправленная антенна, установленная вертикально, распределяет сигнал по горизонтальной плоскости. Это делает его полезным в средах, где положение подключенных устройств может меняться.
Например, точке беспроводного доступа на складе может потребоваться связь с оборудованием, расположенным на разных сторонах здания. Всенаправленная антенна может обеспечить практическую диаграмму покрытия для этого типа установки при условии, что антенна расположена соответствующим образом.
Где обычно используются всенаправленные антенны?
Их приложения включают в себя:
Беспроводные маршрутизаторы и точки доступа
Оборудование для мониторинга промышленного Интернета вещей
Беспроводные сенсорные сети
Системы связи умных зданий
Беспроводное покрытие общего назначения на открытом воздухе
Конструкция антенны должна соответствовать реальной среде. Всенаправленная антенна с высоким коэффициентом усиления может иметь более плоскую вертикальную диаграмму направленности, чем модель с меньшим коэффициентом усиления. В результате увеличение усиления антенны не всегда улучшает покрытие устройств, расположенных на разной высоте.
Что следует учитывать, прежде чем выбрать один?
Особенно важны рабочая частота и диаграмма направленности.
Антенна, рассчитанная на 2,4 ГГц, может не работать должным образом в системе 5 ГГц, если она специально не предназначена для поддержки обоих диапазонов. Также необходимо учитывать совместимость разъемов, монтаж антенны, потери в кабеле и доступное пространство для установки.
Для производителей оборудования эти детали зачастую так же важны, как и заявленное усиление антенны.
2. Направленные антенны: фокусировка сигнала на цели
Направленная антенна предназначена для концентрации радиочастотной энергии в определенном направлении.
Эта характеристика делает ее полезной, когда известны места передачи и приема. Вместо распределения покрытия вокруг антенны конструкция сосредотачивает большую часть своей энергии на намеченной зоне связи.
Направленные антенны доступны в нескольких формах, включая панельные, Yagi, патч-антенны и параболические конструкции. Их диаграммы направленности и характеристики усиления различаются в зависимости от их структуры и рабочей частоты.
Зачем использовать направленную антенну?
Основным преимуществом является его способность обеспечивать более высокий коэффициент усиления в направлении предполагаемого подключения.
Рассмотрим беспроводную связь между двумя промышленными зданиями. Если оба здания имеют свободный канал связи, направленные антенны могут помочь установить целенаправленную связь между ними.
Этот подход может также уменьшить нежелательные сигналы с других направлений, в зависимости от соотношения передней и задней части антенны и характеристик боковых лепестков.
Типичные применения
Направленные антенны обычно используются для:
Беспроводные мосты «точка-точка»
Наружная связь между зданиями
Беспроводные каналы передачи данных на большие расстояния
Соединения для промышленного контроля и мониторинга
Удаленный доступ к сети
Одним из важных соображений является выравнивание. Направленную антенну необходимо расположить в направлении предполагаемого партнера по связи. Если антенна направлена в неправильном направлении, принимаемый сигнал может стать значительно слабее.
3. Всенаправленные и направленные антенны: практическое сравнение.
Разница между этими двумя типами антенн становится яснее, если посмотреть, как они используются в реальных беспроводных установках.
Особенность |
Всенаправленная антенна |
Направленная антенна |
Покрытие |
Широкий горизонтальный охват |
Целенаправленное освещение |
Распределение сигнала |
Вокруг антенны |
К выбранному направлению |
Прирост |
Часто умеренная |
Часто выше в дальнем свете |
Установка |
Меньше направленного выравнивания |
Важно точное выравнивание |
Лучшее приложение |
Несколько устройств в разных направлениях |
Фиксированные беспроводные соединения |
Типовое оборудование |
Точки доступа и устройства IoT |
Беспроводные мосты и удаленные каналы |
Это общие характеристики. Фактический коэффициент усиления, ширина луча и зона покрытия зависят от конкретной конструкции антенны, а не только от ее категории.
Не обязательно.
Коэффициент усиления антенны описывает, как радиоэнергия концентрируется в определенном направлении. Обычно он выражается в дБи, причем более высокий коэффициент усиления указывает на более сильную направленную концентрацию по сравнению с изотропным эталоном.
Направленная антенна может обеспечить высокий коэффициент усиления за счет концентрации энергии в более узкий луч. Всенаправленная антенна обеспечивает более широкое горизонтальное покрытие.
Для беспроводного моста, соединяющего два фиксированных места, может подойти направленная антенна с высоким коэффициентом усиления. Однако для устройства, взаимодействующего с оборудованием, расположенным вокруг него, более узкая диаграмма направленности может создать проблемы с покрытием.
Поэтому правильная антенна не всегда имеет самый высокий коэффициент усиления. Это тот, чья диаграмма направленности соответствует предполагаемому пути связи.
При сравнении характеристик антенны полезно изучить:
Усиление и ширина луча
Рабочая частота
поляризация
Импеданс
Тип разъема
Размеры антенны
Среда установки
Эти характеристики помогают определить, совместима ли антенна с беспроводным оборудованием и предполагаемым применением.
5. Как выбрать антенну для промышленного и беспроводного оборудования
Для промышленных применений выбор антенны часто начинается с физического расположения системы связи.
Если оборудование установлено в центральной точке и ему необходимо взаимодействовать с устройствами, разбросанными в разных направлениях, подходящей отправной точкой может быть всенаправленная антенна.
Если система соединяет два фиксированных места, обычно стоит рассмотреть возможность использования направленной антенны.
Существуют также установки, в которых ни один из вариантов автоматически не является лучшим выбором. Например, для крупного объекта с несколькими отдельными зонами покрытия может потребоваться несколько антенн вместо того, чтобы полагаться на одну антенну с более высоким коэффициентом усиления.
Прежде чем выбрать товар, задумайтесь над следующими вопросами:
На какой частоте работает оборудование?
Антенна должна поддерживать требуемый диапазон частот. Совместимость частот необходима для достижения ожидаемых радиочастотных характеристик.
Как расположены подключаемые устройства?
Устройства, расположенные вокруг центральной точки, обычно требуют более широкого покрытия. Стационарный приемник в известном месте может получить выгоду от сфокусированной антенны.
Антенна установлена в помещении или на улице?
Для наружной установки могут потребоваться материалы, устойчивые к атмосферным воздействиям, подходящее монтажное оборудование и защита от воздействия окружающей среды.
Какой разъем и кабель необходимы?
Антенна с правильным диапазоном частот, но с несовместимым разъемом, может не подойти к данному оборудованию. Длина кабеля и вносимые потери также могут повлиять на конечную производительность системы.
6. Работа с производителем антенны
Для разработчиков беспроводного оборудования выбор антенны часто является частью более масштабного процесса проектирования продукта.
Требуемая частота, коэффициент усиления антенны, диаграмма направленности, механические размеры и тип разъема могут различаться в зависимости от проекта. Стандартная антенна может соответствовать основным требованиям, тогда как для других приложений может потребоваться другая конфигурация.
При обращении к производителю антенны предоставление следующей информации может помочь определить подходящий продукт:
Рабочая частота или диапазон частот
Требуемый коэффициент усиления антенны
Всенаправленное или направленное покрытие
Тип разъема
Размер антенны и требования к монтажу
Внутреннее или наружное применение
Модель беспроводного оборудования или предполагаемое использование
Эти детали позволяют поставщику антенны более точно оценить применение, а не рекомендовать продукт, основанный только на частоте или усилении.
Часто задаваемые вопросы
Лучше ли всенаправленная антенна для Wi-Fi?
Всенаправленная антенна часто подходит для точек доступа Wi-Fi, которым необходимо обслуживать устройства в разных направлениях. Однако выбор лучшей антенны зависит от планировки здания, расположения точки доступа, диапазона частот и требований к покрытию.
Какая антенна лучше для беспроводного моста?
Для беспроводного моста «точка-точка» обычно предпочтительнее направленные антенны, поскольку они концентрируют сигнал в направлении места приема. Обе антенны должны быть правильно выровнены, а соединение должно быть оценено в реальных условиях установки.
Может ли направленная антенна связываться с несколькими устройствами?
Да, если устройства находятся в пределах луча его излучения и система поддерживает необходимые соединения. Однако направленная антенна может не обеспечить должного покрытия для устройств, широко расположенных вокруг точки установки.
Заключительные мысли
Выбор между всенаправленной и направленной антенной зависит от того, как должна взаимодействовать беспроводная система.
Всенаправленные антенны полезны, когда требуется покрытие вокруг центрального местоположения. Направленные антенны больше подходят для целенаправленной связи между известными точками.
Для производителей беспроводного оборудования и разработчиков промышленных систем оценка частоты, усиления, диаграммы направленности, совместимости разъемов и условий установки является практическим способом сузить выбор антенн.
Подходящая антенна должна соответствовать требованиям связи оборудования, а не просто обеспечивать максимальное усиление или максимальную заявленную дальность действия.
