Se trata de un vibrador asimétrico, que es una varilla metálica rígida. La antena de látigo se utiliza en el campo de la radiodifusión y las comunicaciones por radio.

Las antenas de látigo que funcionan en bandas de onda corta se utilizan en kits portátiles y portátiles junto con un sintonizador automático o manual. Las antenas pueden tener diferentes longitudes (1-3 m) y pueden tener diferente número de secciones (2-6). Las antenas de látigo de alto rendimiento se utilizan en áreas boscosas y accidentadas donde las antenas convencionales no pueden hacer el trabajo de manera efectiva.

Para aumentar el rango de frecuencia, se adjunta una bobina de extensión a la antena de látigo.
Las primeras antenas de látigo de onda corta consistían en grandes aisladores de soporte de porcelana. Al ajustar la antena, los vibradores se alargaron o acortaron. Las antenas modernas son fáciles de sintonizar y, sin aisladores voluminosos, logran la coincidencia deseada de la antena con la salida del transmisor y el alimentador.

Una antena de látigo con un dispositivo de adaptación gamma parece un vibrador que se inserta en un acoplamiento.
El acoplamiento, a su vez, está soldado al borde de la almohadilla metálica. En algunas antenas de látigo, las funciones de vibración se realizan mediante tuberías de agua galvanizadas, que están soldadas a dos acoplamientos con rosca interna. A otro acoplamiento se unen cuatro orejas con haces de contrapeso. En los extremos de los contrapesos se encuentran tuercas aislantes. Las vigas, además de servir de contrapeso, también realizan la labor de arriostramiento de los mástiles de la primera grada. En un lado de la plataforma hay un vibrador y en el lado opuesto se coloca un aislador de soporte con un tubo de coincidencia gamma. Un puente de metal que se mueve hacia arriba y hacia abajo cubre tanto el tubo gamma matcher como el tubo vibrador. Se fija una caja de metal en la parte superior de la plataforma entre el comparador gamma y el vibrador. La caja contiene un conector de alta frecuencia y un condensador variable. Se instala un condensador constante en paralelo al condensador. Las placas del rotor y del estator del condensador están aisladas de la caja metálica. En el tubo del vibrador se hacen cuatro orificios para un alambre de cobre, cuyos extremos se doblan sobre el borde del tubo. Los aisladores de antena, así como los aisladores para antenas interiores, se fijan a trozos de alambre de cobre.

Por tanto, la estructura resultante forma la segunda hilera de vientos para la antena de látigo. El orificio del vibrador, ubicado en la parte superior, se cierra con un tapón de madera, que no permite que entre humedad en el vibrador. El orificio superior del tubo gamma matcher también se cierra con un tapón de madera similar.

Al conector de alta frecuencia ubicado en la caja metálica se conecta un cable coaxial con una determinada impedancia característica. Los contactos del conector, preaislados, están conectados a las placas del estator del condensador. Se conecta una pieza aislada de conductor flexible a las placas del rotor del condensador y se fija a la base del tubo comparador gamma.

La antena de látigo está sintonizada con un dispositivo especial que determina el indicador de intensidad de campo. La forma más sencilla de configurarlo es insertar un amperímetro térmico en la rotura del cable. La mayor desviación de la aguja del amperímetro se produce debido al movimiento del puente hacia arriba y hacia abajo. La rotura del cable se encuentra desde las placas del rotor del condensador hasta la base del tubo del comparador gamma.

Se conecta un alimentador a la antena de látigo mediante un conector de alta frecuencia. Se suministra voltaje de alta frecuencia a la antena a través de un cable coaxial. Al sintonizar una antena de látigo, el transmisor debe apuntar a la máxima radiación en la banda media amateur. Cuando la antena finalmente esté sintonizada, la mayor radiación provendrá de ella, el puente está firmemente conectado al tubo vibrador y al tubo gamma matcher. El lugar de fijación está recubierto con plastilina para mayor fiabilidad.

No siempre es posible instalar una antena vertical independiente para cada banda. En este caso, puede utilizar un pin para operar en varios rangos. Dado que al seleccionar la longitud física del pin es imposible ajustar su impedancia de entrada a la impedancia característica del cable coaxial cuando se opera en varias bandas de aficionados, para alimentar dichas antenas se utiliza una línea abierta de dos hilos, lo que permite operar con alta ROE.

El diagrama de dicha antena se muestra en la Figura 1. La antena consta de una varilla de longitud LA y al menos cuatro contrapesos de longitud LP. Para el funcionamiento eficaz de una antena vertical, cuya clavija no está sintonizada en resonancia con la señal emitida por ella, es necesario que la longitud eléctrica de la clavija sea al menos 1/8 de la longitud de onda.

Por tanto, para que la antena funcione en las bandas de aficionados de 6 a 80 metros, basta con que la longitud de su parte vertical sea de 5 metros. Como se indica en muchas fuentes de radioaficionados, para el funcionamiento de una antena multibanda vertical de este tipo no es necesario utilizar contrapesos resonantes, lo que, por supuesto, mejora el rendimiento de la antena, pero al mismo tiempo complica significativamente su diseño.

Son suficientes cuatro contrapesos con una longitud igual a la altura del pasador. La antena se alimenta a través de una línea abierta con una impedancia característica de 300 a 600 ohmios de cualquier longitud razonable a través de cualquier dispositivo de adaptación conocido.

Todavía no hay consenso entre los radioaficionados sobre qué longitud de clavija se debe utilizar para crear dicha antena. Hay dos opiniones sobre la longitud del pasador. La primera es que la clavija debe tener resonancias en las bandas de aficionados superiores en las que se utiliza la antena, y la segunda es que la clavija no necesariamente tiene resonancias en los rangos operativos de la antena.

Dado que la antena de látigo se alimenta a través de una línea abierta, y el sistema de alimentación de antena requiere una adaptación con la impedancia de salida de baja impedancia del transceptor a través de un dispositivo de adaptación, entonces, en teoría, no hay diferencia si se utiliza una antena de látigo resonante o si la La resonancia de las varillas se encuentra fuera de la banda de aficionados y, por tanto, será necesaria la compensación de las reactancias de la antena mediante un dispositivo de adaptación.

En la práctica, incluso puede resultar que una antena no resonante alimentada a través de una línea de dos hilos funcione de manera más eficiente debido al promedio de sus parámetros cuando opera en varias bandas. Una antena de longitud resonante tendrá necesariamente una impedancia de entrada de varios kOhmios en alguna banda de aficionados, es decir, habrá un nodo de voltaje en su entrada, lo que puede complicar la coincidencia del pin con la línea de transmisión y luego con el dispositivo de coincidencia en el rango resonante. Dado que el número de partidarios de las antenas de látigo multibanda resonantes y no resonantes es casi el mismo, analizaremos ambas opciones.

El diseño clásico no resonante de una varilla vertical multibanda debe reconocerse como la antena WB6AAM. Esta antena y sus contrapesos tienen una longitud de 6,1 metros. La Tabla 1 muestra los valores de ganancia de esta antena en relación con un vibrador monopolo de un cuarto de onda que opera en el rango comparado.

tabla 1
Como puede verse en esta tabla, los parámetros de esta antena son muy buenos en el rango de 6 a 20 metros, satisfactorios cuando se opera en el rango de 30 a 50 metros, y la antena se puede utilizar para operación auxiliar en el rango de 80 metros. Se da una descripción de una antena no resonante con una longitud de parte vertical y contrapesos de 6,7 metros. Obviamente, los parámetros difieren ligeramente de los de la antena WB6AAM, y prácticamente no hay diferencia en la longitud de la antena que se elige: 6,1 o 6,7 metros, todo depende únicamente de la facilidad de uso de ciertos materiales para fabricar la antena.

Una antena que opera en modo resonante en las bandas de 10 y 20 metros con una altura de sección vertical y una longitud de contrapeso de 508 cm. Esta antena opera de manera menos eficiente que la antena WB6AAM debido a que su altura es ligeramente menor. Antena con una longitud vertical de 10 metros y tres contrapesos.

Debido a la longitud relativamente larga de la parte vertical, esta antena puede funcionar no sólo en un rango de 10 a 80 metros, como se indica en su descripción, sino también en un rango de 160 metros. Su ganancia será aproximadamente una vez y media mayor que la de la antena vertical WB6AAM (ver Tabla 1), y por supuesto, si hay suficiente espacio para la antena y los materiales, es mejor utilizar una antena con una parte vertical. longitud de 10 metros.

La línea de transmisión de dos hilos para alimentar antenas de este tipo puede ser casera; se puede utilizar un cable plano estándar, por ejemplo del tipo CATV. Cuando la potencia suministrada a la antena no supera los 100 W, se puede utilizar como línea de transmisión el cable telefónico TRP, más conocido entre los radioaficionados como fideos. Desafortunadamente, cuando se opera en condiciones atmosféricas, el TRP suele fallar después de unos años debido a la destrucción del aislamiento.

Precisamente debido a la escasez de líneas de transmisión abiertas, los radioaficionados intentan alimentar una antena de este tipo a través de un cable coaxial utilizando varios dispositivos de adaptación ubicados directamente en la clavija de la antena. El acuerdo más exitoso fue el propuesto por UA1DZ.

Actualmente, entre los radioaficionados se ha generalizado la denominada antena de látigo, que produce una radiación uniforme en el plano horizontal.

antena de látigo

Es fácil de fabricar y encaja bien con un cable con una impedancia característica de 72 ohmios (Fig. 1). Para hacer una antena (a 38-40 MHz), se necesita un tubo de aluminio (vidrio) de 1,86 m de largo y un diámetro de 25 a 40 mm y; pasador (macizo o hueco) de la misma longitud.

Como pasador se puede utilizar un tubo de aluminio con un diámetro de 12 mm. El vidrio está hecho de un trozo de tubo de duraluminio con un diámetro de 30 mm.

Arroz. 1. Diseño de antena de látigo. 1 - alfiler; 2 — aislante (plexiglás); 3 - unión de la trenza del cable con el vidrio; 4 - vaso; 5 - cable (ondas R 70 - 75 ohmios); 6 - enchufe.

El pasador debe fijarse en un tapón de vidrio orgánico, en el que se perfora previamente un orificio a lo largo del diámetro del pasador. El núcleo central del cable está firmemente soldado al pasador y la funda del cable está firmemente conectada al vidrio en su parte superior.

Una vez realizadas todas las conexiones necesarias, se coloca un tapón en el pasador, que luego se introduce en la tubería con gran fricción.

Para proteger contra la penetración de agua, el área alrededor del pasador debe llenarse con resina (de elementos galvánicos). En este caso, es necesario asegurarse de que el "cinturón" de resina no sea demasiado ancho, de lo contrario empeorará drásticamente las cualidades aislantes del corcho.

En ningún caso se debe rellenar toda la superficie del tapón con resina, ya que la resina es un mal aislante de las corrientes de alta frecuencia. Si el pasador está hecho de tubos, entonces el orificio superior debe cerrarse herméticamente con un tapón, preferiblemente de goma.

Antena de cuarto de onda

Si no se necesita tubería para fabricar el vidrio, se puede utilizar una antena de cuarto de onda (pin) con elementos inclinados. El diseño de dicha antena queda claro en la Fig. 2.

Los elementos inclinados están hechos del alambre de cobre más grueso posible (2,5-3 mm) y son, por así decirlo, una continuación de los tirantes del nivel superior, pero están aislados de ellos mediante dos tuercas aislantes. Como alimentador se debe utilizar un cable coaxial con una impedancia característica de 70-75 ohmios.

Arroz. 2. Antena de látigo con elementos inclinados. 1 - aislante; 2 — tubo de mástil; 3 - elementos inclinados; 4 - aisladores.

La adaptación de la antena al alimentador se logra cambiando la longitud de la varilla y los elementos inclinados en el rango del 94 al 100% del cuarto de longitud de onda.

Sin embargo, cabe señalar que el cambio en la impedancia de entrada de la antena provocado por el cambio de la longitud de los elementos es insignificante. Por lo tanto, la longitud de los elementos se puede considerar inmediatamente igual a 0,97 1/4 lambda.

El núcleo central del cable está conectado al pasador y la funda está conectada a los elementos del nivel. El tubo del mástil no debe estar conectado eléctricamente a la antena.

Antena con bucle y cruz puesta a tierra.

De todas las antenas de látigo, la mejor es la antena con bucle y cruz con conexión a tierra. Una antena con una cruz conectada a tierra irradia en un ligero ángulo hacia el horizonte, lo que proporciona una ganancia de alcance significativa cuando se opera con una onda terrestre.

Por esta razón, resulta de poca utilidad para las comunicaciones a distancias muy largas, cuando se produce una reflexión de la capa ionizada.

En la Fig. La figura 3 muestra un esquema de la antena con las dimensiones de todos sus elementos para una frecuencia de 39-144 MHz. El pin 1 y la cruz 2 están conectados entre sí a través del cable 3, cuyo conductor central está conectado en su otro extremo a la trenza del cable (punto a). Por tanto, el pin 1 también está conectado a tierra a través del bucle.

Arroz. 3. Antena de látigo con bucle y cruz conectada a tierra. 1 - alfiler; 2 — elementos horizontales: 3 — tren; 4 - alimentador de cable con una impedancia característica de 70 - 75 ohmios; 5— tubo de mástil. Para el rango 38 - 40 MHz: D - 20 mm, h -1695 mm, l1 - 1830 mm, l2 - 550 mm para el rango 144 - 146 MHz, D - 15 mm, h - 440 mm, I1 = 484 mm, l2 = 142 mm.

El alimentador está conectado por el núcleo central al pasador y al mismo tiempo al conductor central del bucle. Las carcasas del alimentador y el bucle están conectadas entre sí en el punto b.

La antena está montada en una tubería de agua o gas bien conectada a tierra. Los elementos de la antena están hechos de varillas o tubos metálicos del mismo diámetro (por ejemplo, 12 o 15 mm).

Antena de látigo vertical

Otro tipo de antena de látigo vertical se muestra en la Fig. 4. La antena consta de un pasador 1 y un manguito 3 colocados encima del tubo del mástil 4.

Es aconsejable fabricar el pasador de cobre o aluminio y el manguito de un tubo de acero normal, cuyo diámetro sea ligeramente mayor que el diámetro del mástil.

En ausencia de un tubo adecuado, el manguito se puede fabricar a partir de un sistema de alambres relativamente delgados ubicados en la superficie del cilindro alrededor del mástil. Los extremos de los cables están soldados a los anillos.

Arroz. 4. Antena de manguito. 1 - aislante; 2 - puño; 3 - aislante; 4 — tubo de mástil.

Una antena de este tipo proporciona una ganancia de 2 veces (en el plano vertical).

La antena encaja bien con un cable coaxial con una impedancia característica de 72-75 ohmios, mientras que la longitud del manguito debe ser de 0,99 1/4 lambda y la clavija - 0,94 1/4 lambda.

Para un cable de 52 ohmios, la longitud del manguito se considera 0,98 1/4 lambda y la longitud del pasador es 0,95 1/4 lambda. La coordinación se consigue mediante ligeros cambios en la longitud del pasador y principalmente mediante el puño. Las dimensiones del manguito son muy críticas.

Cualquier enrutador inalámbrico, punto de acceso o simplemente un adaptador inalámbrico viene con una antena. Además, puede ser removible o estacionario. Al mismo tiempo, la red minorista ofrece una cantidad bastante grande de antenas alternativas para dispositivos Wi-Fi. Surge una pregunta natural: ¿por qué necesitamos otras antenas (y, por regla general, no baratas), si algún dispositivo Wi-Fi ya viene con una antena? La respuesta parece obvia: cuanto más larga sea la antena, mejor. Baste recordar los coches tuneados con cristales tintados, que están equipados no con una, sino con varias antenas largas de caña de pescar. Sin embargo... no se apresure a sacar conclusiones. Mire más de cerca quién conduce esos seis con vidrios polarizados e inevitablemente comenzará a dudar de que el tamaño signifique algo. Como dijo el barón Munchausen, “una expresión facial seria no es un signo de inteligencia. Sonrían, señores, sonrían."

La paradoja es que no todas las antenas, incluso si su coste supera los 100 dólares, son algo diferentes de las incluidas en el kit.

En este artículo intentaremos descubrir por qué se necesitan antenas, qué antenas Wi-Fi existen y qué significan sus características técnicas, y también revisaremos las antenas Wi-Fi que se pueden comprar en las tiendas rusas.

¿Por qué se necesitan antenas?

Para responder a esta sencilla pregunta, no es necesario ser un experto en el campo de la ingeniería de radio. Todo el mundo sabe que sin antena ni la radio ni la televisión pueden funcionar. Del mismo modo, un punto de acceso inalámbrico, que en este caso actúa a la vez como receptor y transmisor, no funcionará sin una antena. Una antena es a la vez un emisor de ondas de radio y un receptor. La configuración de la antena determina el área de cobertura de un punto de acceso inalámbrico, es decir, el área donde el punto de acceso emite una señal que otros clientes de la red inalámbrica pueden recibir. Destacamos: el área de cobertura de un punto de acceso inalámbrico está determinada precisamente por el diseño, y no por el tamaño de la antena, por lo que el principio “cuanto más largo, mejor” no es aplicable en este caso.

El principal problema de la mayoría de las antenas estándar, es decir, las antenas que vienen con puntos de acceso inalámbrico, es que no tienen un área de cobertura lo suficientemente grande. Por ejemplo, si dentro de una habitación (oficina) un punto de acceso puede garantizar un funcionamiento confiable de los clientes inalámbricos, entonces no se puede contar con una comunicación estable con un cliente ubicado detrás de la pared. Y no todos los puntos de acceso pueden "atravesar" dos paredes.

Parecería que el problema se puede solucionar fácilmente: basta con comprar un punto de acceso con una potencia de transmisión mayor. Sin embargo, no todo es tan sencillo. El hecho es que la potencia de transmisión de los dispositivos Wi-Fi está estrictamente regulada. En particular, en el rango de frecuencia de 2400 a 2483,5 MHz (rango de frecuencia de los dispositivos Wi-Fi), para crear redes de radio sin licencia, se permite utilizar transmisores con una potencia de radiación equivalente a la potencia de radiación isotrópica (PIRE) (explicaremos más adelante el significado de este término), - no más de 100 mW. Si se supera este indicador, es necesario obtener una licencia del Ministerio de Comunicaciones para crear y operar una red departamental de transmisión de datos por radio. En consecuencia, los puntos de acceso y adaptadores inalámbricos con una potencia de transmisión de más de 100 mW, lo que equivale a 20 dBm (sobre cómo se conectan estas unidades entre sí, también hablaremos un poco más adelante), simplemente no están a la venta.

Entonces, todos los puntos de acceso y adaptadores inalámbricos tienen la misma potencia de transmisión y, por lo tanto, la única forma de aumentar el área de cobertura de una red inalámbrica es utilizar antenas especiales en lugar de las tradicionales estándar.

Aumentar el área de cobertura de una red inalámbrica es solo una de las funciones de las antenas para dispositivos Wi-Fi. Otra propiedad no menos importante es que te permiten cambiar la forma del área de cobertura, aumentando así la seguridad de tu red inalámbrica. Las antenas estándar emiten una señal de manera uniforme en todas las direcciones (en el plano horizontal), y si se coloca un punto de acceso con dicha antena contra la pared de una habitación, la señal se propagará no solo por todo el apartamento, sino también más allá de la pared. tu vecino. Esto, por supuesto, le permitirá no sólo detectar rápidamente su red inalámbrica, sino también intentar atacarla. Además, si en casa es poco probable que su vecino tenga su propia red inalámbrica o al menos una computadora portátil con un adaptador inalámbrico, entonces en un edificio de oficinas donde se encuentran varias oficinas de diferentes empresas en el mismo piso, esta situación es bastante real. Por tanto, por vecinos nos referiremos a los vecinos no solo del apartamento, sino también de la oficina.

Para no caer en la tentación y proteger su red inalámbrica de intrusiones externas, puede utilizar antenas direccionales especiales que emiten una señal predominantemente en una dirección. Esto permitirá tanto aumentar el rango de propagación de la señal en esta dirección como debilitar o bloquear la propagación de la señal en otras direcciones. En este caso, la diferencia entre una antena normal, que irradia uniformemente en todas direcciones, y una antena direccional es aproximadamente la misma que entre una bombilla y una linterna. Imagínese una bombilla iluminando una habitación. La luz que emite se difunde aproximadamente uniformemente en todas direcciones, lo que ilumina la habitación. Sin embargo, puedes poner la misma bombilla en una linterna o simplemente instalar un reflector de espejo detrás de ella. En este caso, obtenemos una propagación direccional de la luz. Un haz de este tipo no iluminará toda la habitación, pero es capaz de transmitir luz a una distancia mucho mayor. Este es el mismo principio con el que funcionan las antenas externas.

Características de la antena

Una de las características más importantes de las antenas es la ganancia. A menudo, el nombre de este parámetro lleva a la suposición errónea de que las antenas son capaces de amplificar la señal. De hecho, esto no es así: si la potencia del transmisor, por ejemplo, es de 50 mW, no importa qué antena instalemos, la potencia de la señal transmitida será la misma. El hecho es que todas las antenas de este tipo son dispositivos pasivos y simplemente no tienen dónde llevar energía para amplificar la señal transmitida. Pero ¿qué significa entonces ganancia? Para responder a esta pregunta, primero nos familiarizaremos con conceptos tan importantes como el radiador isotrópico ideal y el patrón de radiación de la antena.

emisor isotrópico

Las antenas irradian energía en forma de ondas electromagnéticas en todas direcciones. Sin embargo, la eficiencia de la transmisión de señales en diferentes direcciones puede no ser la misma y se caracteriza por el patrón de radiación.

Para evaluar la eficiencia de la transmisión de señales en varias direcciones, se introdujo el concepto de emisor isotrópico o antena isotrópica.

Un emisor isotrópico es una fuente puntual ideal de ondas electromagnéticas, que emite uniformemente en todas direcciones. Si imagina mentalmente una esfera con un centro que coincide con un emisor isotrópico, entonces la densidad de energía emitida por una fuente isotrópica será la misma en cualquier punto de dicha esfera. Por tanto, dicen que un emisor isotrópico forma un campo esférico que tiene una densidad de energía uniforme. Los emisores isotrópicos no existen en la naturaleza. Cada antena transmisora, incluso la más simple, irradia energía de manera desigual; en alguna dirección su radiación es máxima. Un emisor isotrópico se considera únicamente como un emisor de referencia con el que conviene comparar todas las demás antenas.

Patrón de radiación de la antena

Las propiedades direccionales de las antenas suelen estar determinadas por la dependencia de la intensidad del campo emitido por la antena de la dirección. La representación gráfica de esta relación se denomina patrón de radiación de la antena. Un patrón de radiación tridimensional se representa como una superficie descrita por un radio vector que emana del origen, cuya longitud en una dirección u otra es proporcional a la energía emitida por la antena en esta dirección. Además de los diagramas tridimensionales, a menudo se consideran diagramas bidimensionales, que se construyen para los planos horizontal y vertical.

En este caso, el patrón de radiación tiene la forma de una línea cerrada en el sistema de coordenadas polares, construida de tal manera que la distancia desde la antena (el centro del diagrama) a cualquier punto del patrón de radiación es directamente proporcional a la energía emitida por la antena en una dirección determinada.

Para una antena isotrópica que irradia energía por igual en todas las direcciones, el patrón de radiación es una esfera, cuyo centro coincide con la posición del emisor isotrópico, y los patrones de radiación horizontal y vertical del emisor isotrópico tienen forma de círculo.

En el caso de las antenas direccionales, en el diagrama de radiación se pueden distinguir los llamados lóbulos, es decir, las direcciones de radiación preferencial. La dirección de máxima radiación de las antenas se denomina dirección principal; el pétalo correspondiente es el principal; los lóbulos restantes son laterales y el lóbulo de radiación en la dirección opuesta a la dirección principal se denomina lóbulo posterior del patrón de radiación de la antena. Las direcciones en las que la antena no recibe ni irradia se denominan ceros del patrón de radiación.

El patrón de radiación también suele caracterizarse por su ancho, que se entiende como el ángulo dentro del cual la ganancia disminuye con respecto al máximo en no más de 3 dB. Casi siempre, la ganancia y el ancho del diagrama están interrelacionados: cuanto mayor es la ganancia, mayor en el mismo diagrama y viceversa.

Ganancia de la antena

Entonces, una vez que hayamos comprendido conceptos tan importantes como un emisor puntual isotrópico ideal y un patrón de radiación de antena, podemos formular el concepto de ganancia de antena.

La ganancia de la antena determina cuántos decibeles es mayor la densidad de flujo de energía emitida por la antena en una determinada dirección que la densidad de flujo de energía que se registraría si se utilizara una antena isotrópica. La ganancia de la antena se mide en los llamados decibelios isotrópicos (dBi o dBi).

Recordemos que en física la potencia se suele medir en vatios (W). Sin embargo, en la teoría de la comunicación, los decibelios (dB) se utilizan más comúnmente para medir la intensidad de la señal. Esta unidad de medida es logarítmica y sólo se puede utilizar para comparar cantidades físicas del mismo nombre. Por ejemplo, si se comparan dos valores A Y B la misma cantidad física, entonces la relación A/B Muestra cuántas veces una cantidad es mayor que otra. Si consideramos el logaritmo decimal de la misma relación, obtenemos una comparación de estas cantidades expresadas en belios (B), y la expresión 10log(A/B) determina la comparación de estas cantidades en decibeles (dB). Por ejemplo, si dicen que una cantidad es 20 dB mayor que otra, entonces esto significa que es 100 veces mayor que la otra.

Los decibelios se utilizan no sólo para comparar valores, sino también para expresar valores absolutos. Para ello se toma un determinado valor de referencia como valor con el que se realiza la comparación. Por ejemplo, para expresar el valor absoluto de la potencia de la señal en decibeles, se toma como referencia una potencia de 1 mW y se compara el nivel de potencia en decibelios con una potencia de 1 mW. Esta unidad de medida se llama decibeles por milivatio (dBm) y muestra cuántos decibeles es mayor la potencia de la señal medida que la potencia de 1 mW.

Entonces, si la ganancia de la antena en una dirección determinada es de 5 dBi, esto significa que en esta dirección la potencia de radiación es 5 dB (3,16 veces) mayor que la potencia de radiación de una antena isotrópica ideal. Naturalmente, un aumento de la potencia de la señal en una dirección implica una disminución de la potencia en otras direcciones.

Por supuesto, cuando dicen que la ganancia de la antena es de 10 dBi, se refieren a la dirección en la que se alcanza la máxima potencia de radiación (el lóbulo principal del patrón de radiación).

Conociendo la ganancia de la antena y la potencia del transmisor, es fácil calcular la potencia de la señal en la dirección del lóbulo principal del patrón de radiación. Entonces, cuando se utiliza un punto de acceso inalámbrico con una potencia de transmisión de 20 dBm (100 mW) y una antena direccional con una ganancia de 10 dBi, la potencia de la señal en la dirección de ganancia máxima será 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm ( 1000 mW), es decir, 10 veces más que en el caso de utilizar una antena isotrópica.

Tipos de antenas para dispositivos Wi-Fi

En cuanto a su uso, todas las antenas para dispositivos Wi-Fi se pueden dividir en dos grandes clases: antenas para uso exterior y antenas para uso interior. Estas antenas se diferencian principalmente por sus dimensiones y ganancia. Naturalmente, las antenas para uso exterior son de mayor tamaño y requieren algún tipo de fijación ya sea a la pared de la casa o a un poste vertical. La alta ganancia en tales antenas se logra debido a la pequeña anchura del patrón de radiación (lóbulo principal). Las antenas externas se suelen utilizar para conectar dos redes inalámbricas ubicadas a gran distancia entre sí. Dos de estas antenas están instaladas en una zona de línea de visión y, en este caso, es importante que cada una de ellas esté ubicada en el área del lóbulo principal del patrón de radiación de la otra antena.

Las antenas para uso en interiores son más pequeñas y tienen menor ganancia. Estas antenas se instalan sobre una mesa, se fijan a una pared o directamente a un punto de acceso.

Las antenas se pueden conectar al propio punto de acceso directamente o mediante un cable. En este caso, se proporciona un conector SMA en miniatura especial para conectar una antena o cable al punto de acceso. Los puntos de acceso utilizan un conector tipo Macho, y la propia antena o cable de antena utiliza un conector tipo Hembra.

Se pueden utilizar otros tipos de conectores de alta frecuencia para conectar una antena exterior a un cable; la mayoría de las veces es un conector tipo N.

antena de látigo

Todos los puntos de acceso 802.11b/g están equipados con antenas de látigo en miniatura estándar, que pueden ser extraíbles o fijas. Una antena de látigo es la opción de antena más sencilla. A menudo también se le llama vibrador asimétrico.

Si una antena de látigo se coloca verticalmente, entonces en el plano horizontal irradiará energía en todas las direcciones de manera uniforme, por lo tanto, en el plano horizontal dicha antena es omnidireccional y, naturalmente, no es necesario hablar de radiación preferencial en una dirección determinada. Al mismo tiempo, dicha antena irradia de manera desigual en el plano vertical. En particular, no se produce ninguna radiación a lo largo del eje de la antena. Por eso, incluso en el caso de la antena de látigo más sencilla, es posible identificar las direcciones correspondientes a la ganancia máxima. Para las antenas de látigo, la ganancia máxima se logra en un plano perpendicular a la antena y que pasa por su centro.

Si desmontas una antena de látigo estándar, en la mayoría de los casos resulta que la longitud de su parte activa es de solo 31 mm. Naturalmente, esta longitud no fue elegida por casualidad. El hecho es que el rango de frecuencia de los dispositivos Wi-Fi es de 2400 a 2473 MHz. En consecuencia, la longitud de onda de emisión varía de 12,12 a 12,49 cm y el cuarto de longitud de onda es de aproximadamente 31 mm. Es decir, en la mayoría de los casos, la longitud de la antena de látigo se elige igual a un cuarto de la longitud de onda de la radiación.

El patrón de radiación tridimensional, así como los patrones de radiación horizontal y vertical de dicha antena se muestran en la Fig. 1.

Tenga en cuenta que debido a la naturaleza isotrópica de la radiación de una antena de látigo, en el plano horizontal es óptimo instalar un punto de acceso con dicha antena en el centro de una oficina o apartamento para cubrir al máximo todo el espacio del apartamento. u oficina con una red inalámbrica.

Antena de látigo con reflector perpendicular

El diseño de una antena de látigo se puede mejorar algo utilizando un reflector perpendicular a la antena, una superficie metálica (pantalla) que funciona como una superficie ideal de conexión a tierra. Estas antenas no son producidas por la industria (al menos, no están disponibles comercialmente), pero no es difícil fabricarlas usted mismo.

En la figura 1 se muestra el patrón de radiación tridimensional, así como los patrones de radiación horizontal y vertical de una antena de látigo de un cuarto de onda con un reflector perpendicular. 2.

Para una longitud de antena de 1/4 l en el caso de un reflector infinito ideal la ganancia máxima es de 5,18 dBi, mientras que para la misma antena sin reflector la ganancia máxima es de sólo 1,73 dBi.

Como en el caso de una antena de látigo convencional, lo más recomendable es instalar una antena de látigo con un reflector perpendicular en el centro de la habitación (apartamento u oficina).

Antena de látigo con reflector paralelo

Otra forma de modificar una antena de látigo es utilizar un reflector paralelo a la antena en lugar de perpendicular. En este caso, su patrón de radiación cambia significativamente y en el plano horizontal dicha antena deja de ser isotrópica.

El tipo de patrón de radiación en el plano horizontal (en el plano perpendicular a la antena) depende tanto del tamaño de la antena como de la distancia entre la antena y el reflector.

En la Fig. La Figura 3 muestra el patrón de radiación tridimensional, así como los patrones de radiación horizontal y vertical de una antena de látigo de un cuarto de onda con un reflector paralelo a una distancia entre la antena y el reflector de 1/4 l (31 mm).

Para una longitud de antena de 1/4 l en el caso de un reflector infinito ideal situado a una distancia de 1/4 l de la antena, la ganancia máxima es de 7,17 dBi. Es aconsejable colocar dicha antena cerca de una pared.

Ejemplos de antena

Por supuesto, las antenas de látigo que describimos, aunque son las más comunes para dispositivos Wi-Fi, no ofrecen toda la variedad de diseños posibles de antenas Wi-Fi. En Internet puedes encontrar más de un recurso especializado dedicado a antenas caseras para el rango de frecuencia de 2,4 GHz. Estos incluyen varias versiones de antenas hechas de latas, y antenas como un vibrador simétrico de media onda con reflector, y antenas con un emisor y reflector biquad de cuarto de onda, y antenas en espiral, y varias antenas Yagi, etc. una descripción de todas las antenas disponibles no requeriría un artículo separado, sino un libro completo. Perseguimos un objetivo ligeramente diferente, por lo que a continuación consideraremos aquellas antenas Wi-Fi que se pueden comprar en las tiendas rusas.

TP-Link TL-ANT2406A

La mini antena direccional TL-ANT2406A de TP-Link está diseñada para uso en interiores. La antena tiene un soporte conveniente que permite montarla en una pared, instalarla en una mesa o fijarla al panel de una carcasa de PC mediante imanes ubicados en su parte inferior.

Para conectar la antena al punto de acceso se utiliza un cable de 50 ohmios de 1 m de largo, equipado con un conector SMA.

Según la documentación técnica, la antena TL-ANT2406A tiene una ganancia de 6 dBi.

El fabricante clasifica esta antena como una variante de la antena Yagi, lo que nos pareció un poco extraño. La antena Yagi, o antena Yagi, o antena Uda-Yagi (el nombre se deriva de los nombres de dos inventores japoneses: Hidetsugu Yagi y Shintaro Uda), o antena de canal de ondas, es una antena direccional en forma de una serie de líneas paralelas. Vibradores eléctricos con una longitud cercana a la mitad de la longitud de onda de la radiación (recepción), ubicados en el mismo plano a lo largo de una línea que coincide con la dirección de máxima radiación (recepción). Y si utilizamos esta definición particular de antena Yagi, entonces el diseño del TL-ANT2406A no se corresponde con ella de ninguna manera. En general, resultó bastante difícil clasificar la antena TL-ANT2406A. Como elemento emisor (receptor) utiliza un plano metálico rectangular de 48x52 mm, en el que se realizan pequeños cortes (Fig.4), y el propio plano emisor se ubica a una distancia de 4 mm de la pantalla reflectora rectangular, la cuyas dimensiones coinciden con las dimensiones del emisor. El núcleo central del cable coaxial está conectado al emisor y la trenza del cable está conectada a la pantalla.

Arroz. 4. Diagrama de antena TL-ANT2406A

El precio de venta al público de dicha antena es de 1100 rublos.

TP-Link TL-ANT2409A

La antena direccional en miniatura TP-Link TL-ANT2409A, como se desprende de la inscripción en el paquete, está destinada a uso en exteriores, lo que nos pareció bastante extraño, porque en cuanto a sus dimensiones es más adecuada para uso en interiores. Y es más probable que la ganancia declarada de 9 dBi corresponda a antenas para uso en interiores.

La carcasa de la antena permite su instalación en una pared o en un poste horizontal, para lo cual el kit incluye abrazaderas y soportes de montaje especiales.

Para conectar la antena al punto de acceso se utiliza un cable de 50 ohmios equipado con un conector SMA. La longitud de este cable es de sólo 1 m, lo que también puede resultar insuficiente para antenas exteriores.

Queda añadir que el fabricante clasifica esta antena como un tipo de antena Yagi. En general, parece que TP-Link considera cualquier antena direccional como una variante de la antena Yagi. Sin embargo, el fabricante lo sabe mejor.

El diseño interno de la antena es bastante sencillo. Sobre una mampara cuadrada puesta a tierra de 90x90 mm, a una altura de 7 mm, se encuentra un elemento radiante en forma de rectángulo metálico de 44x54 mm. La conexión del elemento radiante con el cable coaxial se realiza en la parte posterior de la pantalla, y se utiliza una tira metalizada de una determinada configuración para unir el alimentador con la antena. El circuito de antena del TL-ANT2409A se muestra en la Fig. 5.

Arroz. 5. Diagrama de antena TL-ANT2409A

El precio de venta al público de esta antena es de 1490 rublos.

TP-Link TL-ANT2414A

La antena direccional TP-Link TL-ANT2414A también está diseñada para uso en exteriores. Sin embargo, las dimensiones de esta antena permiten instalarla en interiores. La carcasa de la antena permite su instalación en una pared o en un poste horizontal, para lo cual el kit incluye abrazaderas y soportes de montaje especiales.

Para conectar la antena al punto de acceso se utiliza un cable de 50 ohmios de 1 m de largo, equipado con un conector SMA. Como ya hemos señalado, para antenas exteriores una longitud de cable de 1 m puede no ser suficiente.

Según la documentación técnica, la antena TL-ANT2414A tiene una ganancia de 14 dBi. El fabricante la clasifica como una opción de antena Yagi. Sin embargo, no profundizaremos en las sutilezas de la terminología, sino que veamos cómo está diseñada esta antena.

Sobre una pantalla cuadrada metálica conectada a tierra (textolita metalizada) de 210x210 mm, se ubican en dos filas ocho elementos radiantes, que son rectángulos metálicos de 30x58 mm. La distancia entre los elementos radiantes y la pantalla es de 7 mm. El alimentador está conectado a los elementos radiantes desde el reverso de la pantalla.

El diagrama de la antena TP-Link TL-ANT2414A se muestra en la Fig. 6.

Arroz. 6. Diagrama de antena TL-ANT2414A

Como puede ver, no hay nada complicado en el diseño de esta antena y no es difícil hacerlo usted mismo. Uno sólo puede sorprenderse de su costo: el precio minorista de esta antena es de 3150 rublos.

D-Link ANT24-0700

La antena D-Link ANT24-0700 es una opción de antena de látigo para uso en interiores. Como cualquier antena de látigo, la ANT24-0700 es omnidireccional (isotrópica) en el plano horizontal; sin embargo, se distingue de las antenas de látigo estándar que vienen con la mayoría de los puntos de acceso por su alta ganancia de 7 dBi.

Antena
D-Link ANT24-0700

Esta antena tiene un soporte conveniente que permite instalarla en una superficie horizontal, montarla en una pared y también fijarla a la carcasa de una PC mediante imanes incorporados. Al fijar el soporte de la antena a la pared, es posible cambiar el ángulo de la antena. La antena se conecta al punto de acceso mediante un cable de 50 ohmios de 1,5 m de largo con conectores SMA. Además, es posible conectar directamente la antena al punto de acceso (sin utilizar cable).

La altura de la antena (incluida la base) es de 326 mm y el diámetro de su mástil es de 9 mm.

Desafortunadamente, la antena D-Link ANT24-0700 (como todas las antenas de látigo) no es separable. Es decir, por supuesto, puedes desmontarlo, pero solo de una vez por todas. Por lo tanto, no pudimos familiarizarnos con el diseño interno de la antena, es decir, conocer la longitud del propio vibrador. Lo único que se sabe de esta antena a partir de la documentación técnica, además de la ganancia, es la anchura del patrón de radiación en el plano vertical, que es de 24°. Bueno, el ancho del patrón de radiación en el plano horizontal, como ocurre con cualquier antena de látigo, es de 360°.

El precio de venta medio de esta antena es de unos 800 rublos.

D-Link DWL-R60AT

La antena direccional D-Link DWL-R60AT está diseñada para uso en interiores. Pertenece a la categoría de antenas de panel en miniatura: sus dimensiones son de solo 80x85x12,8 mm. La antena proporciona conexión directa (sin utilizar cable) al punto de acceso mediante un conector SMA.

Según la documentación técnica, la antena D-Link DWL-R60AT tiene una ganancia de 6 dBi. Además, se sabe que la anchura del patrón de radiación en el plano vertical es de 90° y la anchura del patrón de radiación en el plano horizontal es de 60°.

El diseño interno de esta antena es bastante sencillo y difiere poco del diseño de la antena TP-Link TL-ANT2409A. Sobre una mampara cuadrada metálica conectada a tierra de 70x70 mm, a una altura de 4,5 mm, se encuentra un elemento radiante, que es un rectángulo metálico de 49x52 mm. El alimentador está conectado a los elementos radiantes desde el reverso de la pantalla.

El diagrama de la antena D-Link DWL-R60AT se muestra en la Fig. 7.

Arroz. 7. Diagrama de antena D-Link DWL-R60AT

Como puede ver, el diseño de esta antena es extremadamente simple y, si lo desea, puede hacerlo usted mismo fácilmente. Pero si no existe tal deseo, entonces esta antena se puede comprar por solo 410 rublos.

D-Link ANT24-1800

La antena de panel D-Link ANT24-1800 está diseñada para uso en exteriores. Su objetivo principal es proporcionar una conexión inalámbrica entre dos puntos de acceso estacionarios alejados entre sí. Según los datos del pasaporte, esta antena permite comunicación a una distancia de hasta 8 km con una velocidad de conexión de 1 Mbit/s y a una distancia de hasta 3 km con una velocidad de conexión de 11 Mbit/s.

Sus dimensiones son 360x360x16 mm. La antena viene con soportes de montaje que le permiten montarla en una pared o poste vertical (Fig. 8).

Arroz. 8. Soportes de montaje de antena
D-Link ANT24-1800

La carcasa de la antena es impermeable: todas las costuras están tratadas con sellador.

Según los datos del pasaporte, la ganancia de esta antena es de 18 dBi. Un valor tan alto se logra gracias al estrecho patrón de radiación de la antena: su ancho en los planos vertical y horizontal es de sólo 15°.

Para conectar el cable a la antena se utiliza un conector tipo N (“hembra”). Además, el kit incluye un cable de 0,5 m con conectores tipo N y SMA. Naturalmente, la longitud de este cable no es suficiente para conectar la antena al punto de acceso, por lo que el kit también incluye un adaptador con conectores tipo N (hembra a macho) para conectar un cable alargador, que no está incluido en el kit ( Figura 9).

Arroz. 9. Adaptador tipo N
("madre padre")

Desafortunadamente, fue imposible abrir esta antena sin dañar su sello. Sin embargo, es fácil adivinar que su diseño se parecerá a la antena TL-ANT2414A. Las únicas diferencias pueden estar en el número y tamaño de los emisores rectangulares.

En conclusión, agregamos que el precio minorista de la antena D-Link ANT24-1800 oscila entre 3400 y 4400 rublos.

Conclusión

Entonces, después de considerar varios modelos de antenas, podemos afirmar que todas las antenas direccionales están diseñadas aproximadamente de la misma manera y de manera muy simple. Si la antena es del tipo panel, entonces su diseño incluye una pantalla y un radiador realizado en forma de rectángulo e instalado a cierta distancia de la pantalla. Las diferencias entre las antenas están únicamente en los tamaños del emisor y la pantalla, así como en la distancia entre ellos. Las antenas destinadas a uso en interiores tienen un solo emisor, mientras que las antenas destinadas a uso en exteriores pueden contener varios emisores.

También observamos que el costo de todas las antenas es claramente excesivo: no está muy claro por qué hay que pagar tanto dinero por dos piezas de hojalata.