При виборі антени для бездротового пристрою одне з перших питань полягає в тому, використовувати всенаправлену антену чи спрямовану антену. Обидва типи широко використовуються в бездротовому зв'язку, але вони призначені для вирішення різних проблем покриття.
Для виробників обладнання, системних інтеграторів і розробників бездротових мереж рішення може вплинути на встановлення, якість сигналу та загальну продуктивність системи зв’язку.
Всеспрямована антена зазвичай використовується, коли пристроям потрібно спілкуватися з різних напрямків. Спрямована антена більше підходить, коли сигнал потрібно сконцентрувати в певному місці.
Розуміння того, як працюють ці дві конструкції антен, може полегшити вибір відповідного рішення для вашої програми.
1. Всеспрямовані антени: призначені для покриття в кількох напрямках
Всеспрямована антена зазвичай використовується в бездротових системах, де підключені пристрої розташовані навколо центральної точки зв’язку.
На відміну від антени, спрямованої на певний приймач, типова вертикально встановлена всеспрямована антена розподіляє свій сигнал навколо горизонтальної площини. Це робить його корисним у середовищах, де розташування підключених пристроїв може відрізнятися.
Наприклад, точці бездротового доступу на складі може знадобитися обмінюватися даними з обладнанням, розташованим по різні боки будівлі. Всеспрямована антена може забезпечити практичну діаграму покриття для цього типу установки, якщо антена розташована належним чином.
Де зазвичай використовуються всеспрямовані антени?
Їх застосування включає:
Бездротові маршрутизатори та точки доступу
Промислове обладнання для моніторингу IoT
Бездротові сенсорні мережі
Комунікаційні системи розумних будівель
Бездротове покриття загального призначення поза приміщенням
Конструкція антени повинна відповідати дійсному середовищу. Всеспрямована антена з високим коефіцієнтом посилення може мати більш плоску вертикальну діаграму спрямованості, ніж модель з меншим коефіцієнтом посилення. У результаті збільшення посилення антени не завжди покращує покриття для пристроїв, розташованих на різній висоті.
На що слід звернути увагу, перш ніж вибрати?
Робоча частота і діаграма спрямованості особливо важливі.
Антена, розроблена для 2,4 ГГц, може не працювати належним чином у системі 5 ГГц, якщо вона не розроблена спеціально для підтримки обох діапазонів. Також слід враховувати сумісність роз’ємів, монтаж антени, втрати кабелю та доступний простір для встановлення.
Для виробників обладнання ці деталі часто настільки ж важливі, як і рекламоване посилення антени.
2. Спрямовані антени: фокусування сигналу на ціль
Спрямована антена призначена для концентрації радіочастотної енергії в певному напрямку.
Ця характеристика робить його корисним, коли відомі місця передачі та прийому. Замість того, щоб розподіляти покриття навколо антени, конструкція зосереджує більше енергії на передбачуваній зоні зв’язку.
Спрямовані антени доступні в кількох формах, включаючи панелі, Yagi, накладні та параболічні конструкції. Їх діаграми спрямованості та характеристики посилення змінюються відповідно до їх структури та робочої частоти.
Навіщо використовувати спрямовану антену?
Основною перевагою є його здатність забезпечувати вищий посилення в напрямку передбачуваного з'єднання.
Розглянемо бездротове з’єднання між двома промисловими будівлями. Якщо обидві будівлі мають чіткий шлях зв’язку, спрямовані антени можуть допомогти встановити цілеспрямований зв’язок між ними.
Цей підхід може також зменшити небажані сигнали з інших напрямків, залежно від співвідношення переднього та заднього боку антени та характеристик бічних пелюсток.
Типові застосування
Спрямовані антени зазвичай використовуються для:
Бездротові мости «точка-точка».
Зовнішня комунікація між будівлями
Міжміські бездротові канали передачі даних
З'єднання промислового контролю та моніторингу
Віддалений доступ до мережі
Важливим фактором є вирівнювання. Спрямовану антену потрібно розташувати в напрямку передбачуваного партнера по зв’язку. Якщо антену спрямовано в неправильному напрямку, отриманий сигнал може стати значно слабшим.
3. Всеспрямовані та спрямовані антени: практичне порівняння
Різниця між цими двома типами антен стає зрозумілішою, якщо подивитися, як вони використовуються в фактичних бездротових установках.
Особливість |
Всеспрямована антена |
Спрямована антена |
Покриття |
Широке горизонтальне покриття |
Цілеспрямоване висвітлення |
Розподіл сигналу |
Навколо антени |
В обраному напрямку |
посилення |
Часто помірний |
Часто вище в основному пучку |
монтаж |
Менше спрямоване вирівнювання |
Важливо точне вирівнювання |
Найкраще застосування |
Кілька пристроїв у різних напрямках |
Стаціонарні бездротові з'єднання |
Типове обладнання |
Точки доступу та пристрої IoT |
Бездротові мости та віддалені канали зв'язку |
Це загальні характеристики. Фактичне посилення, ширина променя та покриття залежать від конкретної конструкції антени, а не лише від її категорії.
Не обов'язково.
Підсилення антени описує, як радіоенергія концентрується в певному напрямку. Зазвичай він виражається в дБі, причому більший посилення вказує на сильнішу спрямовану концентрацію відносно ізотропного еталону.
Спрямована антена може досягти високого посилення, концентруючи енергію у більш вузькому промені. Всеспрямована антена розподіляє своє горизонтальне покриття ширше.
Для бездротового мосту, що з’єднує два фіксовані місця, може підійти спрямована антена з високим коефіцієнтом посилення. Однак для пристрою, який спілкується з обладнанням, розташованим навколо нього, вужча діаграма спрямованості може створити проблеми з покриттям.
Таким чином, правильна антена не завжди має найвищий коефіцієнт підсилення. Це той, чия діаграма спрямованості відповідає передбачуваному шляху зв'язку.
Порівнюючи характеристики антени, корисно вивчити:
Ці специфікації допомагають визначити, чи антена сумісна з бездротовим обладнанням і передбачуваною програмою.
5. Як вибрати антену для промислового та бездротового обладнання
Для промислових застосувань вибір антени часто починається з фізичного розташування системи зв’язку.
Якщо обладнання встановлено в центральній точці та потребує зв’язку з пристроями, розташованими в різних напрямках, всеспрямована антена може бути підходящою відправною точкою.
Якщо система з’єднує два фіксовані місця, зазвичай варто розглянути спрямовану антену.
Існують також установки, де жоден із варіантів автоматично не є найкращим вибором. Наприклад, для великого об’єкта з кількома окремими зонами покриття може знадобитися кілька антен, а не одна антена з більшим посиленням.
Перед тим, як вибрати продукт, розгляньте наступні питання:
На якій частоті працює обладнання?
Антена повинна підтримувати необхідний діапазон частот. Сумісність частот є важливою для досягнення очікуваної радіочастотної продуктивності.
Як розташовані підключені пристрої?
Пристрої, розташовані навколо центральної точки, зазвичай вимагають ширшого покриття. Стаціонарний приймач у відомому місці може отримати користь від сфокусованої антени.
Антена встановлена в приміщенні чи на вулиці?
Для зовнішнього встановлення можуть знадобитися атмосферостійкі матеріали, відповідне кріплення та захист від умов навколишнього середовища.
Який роз'єм і кабель потрібні?
Антена з відповідним діапазоном частот, але несумісний роз’єм може не підійти для обладнання. Довжина кабелю та внесені втрати також можуть вплинути на кінцеву продуктивність системи.
6. Робота з виробником антен
Для розробників бездротового обладнання вибір антени часто є частиною більшого процесу проектування продукту.
Необхідна частота, посилення антени, діаграма спрямованості, механічні розміри та тип роз’єму можуть відрізнятися в різних проектах. Стандартна антена може відповідати основним вимогам, тоді як для інших програм може знадобитися інша конфігурація.
Звертаючись до виробника антени, надання такої інформації може допомогти визначити відповідний продукт:
Робоча частота або діапазон частот
Необхідне посилення антени
Всенаправлене або спрямоване покриття
Тип роз'єму
Розмір антени та вимоги до монтажу
Внутрішнє або зовнішнє застосування
Модель бездротового обладнання або призначення
Ці деталі дозволяють постачальнику антени точніше оцінити застосування замість того, щоб рекомендувати продукт лише на основі частоти чи посилення.
Часті запитання
Чи краще всеспрямована антена для Wi-Fi?
Всеспрямована антена часто підходить для точок доступу Wi-Fi, які повинні обслуговувати пристрої в різних напрямках. Проте вибір найкращої антени залежить від планування будівлі, розташування точки доступу, частотного діапазону та вимог до покриття.
Яка антена краще для бездротового моста?
Для бездротового мосту типу «точка-точка» краще використовувати спрямовані антени, оскільки вони концентрують сигнал у напрямку приймача. Обидві антени мають бути правильно вирівняні, а зв’язок слід оцінити відповідно до фактичних умов встановлення.
Чи може спрямована антена спілкуватися з кількома пристроями?
Так, якщо пристрої розташовані в його радіаційному промені і система підтримує необхідні підключення. Однак спрямована антена може не забезпечувати належного покриття для пристроїв, розташованих широко навколо місця встановлення.
Заключні думки
Вибір між всеспрямованою та спрямованою антеною зводиться до того, як бездротова система має спілкуватися.
Всеспрямовані антени корисні, коли потрібне покриття навколо центрального місця. Спрямовані антени більше підходять для цілеспрямованого зв’язку між відомими місцями.
Для виробників бездротового обладнання та розробників промислових систем оцінка частоти, посилення, діаграми спрямованості, сумісності роз’ємів і умов встановлення є практичним способом звузити вибір антени.
Відповідна антена має відповідати вимогам обладнання до зв’язку, а не просто забезпечувати найвищий коефіцієнт підсилення чи найбільшу рекламовану дальність.
