Este é um vibrador assimétrico, que é uma haste de metal rígida. A antena chicote é usada na área de radiodifusão e radiocomunicações.

Antenas chicote operando nas bandas de ondas curtas são usadas em kits portáteis e vestíveis junto com um sintonizador automático ou manual. As antenas podem ter comprimentos diferentes (1-3 m) e um número diferente de seções (2-6). Antenas chicote de alto desempenho são usadas em áreas arborizadas e acidentadas, onde as antenas convencionais não conseguem realizar o trabalho com eficiência.

Para aumentar a faixa de frequência, uma bobina de extensão é conectada à antena chicote.
As primeiras antenas chicote de ondas curtas consistiam em grandes isoladores de suporte de porcelana. Ao ajustar a antena, os vibradores foram alongados ou encurtados. As antenas modernas são fáceis de sintonizar e, sem isoladores volumosos, conseguem a correspondência desejada da antena com a saída do transmissor e o alimentador.

Uma antena chicote com um dispositivo de correspondência gama se parece com um vibrador inserido em um acoplamento.
O acoplamento, por sua vez, é soldado à borda da almofada metálica. Em algumas antenas chicote, as funções do vibrador são realizadas por tubos de água galvanizados, que são soldados a dois acoplamentos com roscas internas. Quatro orelhas com feixes de contrapeso são fixadas em outro acoplamento. Nas extremidades dos contrapesos existem isoladores de porca. As vigas, além de servirem de contrapeso, também realizam o trabalho de escoramento dos mastros do primeiro nível. Um vibrador está localizado em um lado da plataforma e, no lado oposto, um isolador de suporte com um tubo gama matcher está conectado. Um jumper de metal que se move para cima e para baixo cobre o tubo do gama matcher e o tubo do vibrador. Uma caixa de metal é fixada na parte superior da plataforma entre o gama matcher e o vibrador. A caixa contém um conector de alta frequência e um capacitor variável. Um capacitor constante é instalado em paralelo ao capacitor. As placas do rotor e do estator do capacitor são isoladas da caixa metálica. Quatro furos são feitos no tubo vibrador para um fio de cobre, cujas extremidades são dobradas sobre a borda do tubo. Os isoladores de antena, assim como os isoladores para antenas internas, são fixados em pedaços de fio de cobre.

Assim, a estrutura resultante forma a segunda camada de cabos de sustentação para a antena chicote. O orifício do vibrador, localizado na parte superior, é fechado com um tampão de madeira, que não permite a entrada de umidade no vibrador. O orifício superior do tubo do gama matcher também é fechado com um tampão de madeira semelhante.

Um cabo coaxial com certa impedância característica é conectado ao conector de alta frequência localizado na caixa de metal. Os contatos do conector, pré-isolados, são conectados às placas do estator do capacitor. Um pedaço isolado de condutor flexível é conectado às placas do rotor do capacitor e preso à base do tubo do gama matcher.

A antena chicote é sintonizada com um dispositivo especial que determina o indicador de intensidade de campo. A maneira mais fácil de configurá-lo é inserir um amperímetro térmico no fio. A maior deflexão da agulha do amperímetro ocorre devido ao movimento do jumper para cima e para baixo. A ruptura do fio está localizada desde as placas do rotor do capacitor até a base do tubo do gama matcher.

Um alimentador é conectado à antena chicote através de um conector de alta frequência. A tensão de alta frequência é fornecida à antena através de um cabo coaxial. Ao sintonizar uma antena chicote, o transmissor deve estar direcionado para a radiação máxima na banda médio-amadora. Quando a antena estiver finalmente sintonizada, a maior radiação virá dela, o jumper está firmemente preso ao tubo vibrador e ao tubo do gama matcher. O local de fixação é revestido com plasticina para maior confiabilidade.

Nem sempre é possível instalar uma antena vertical separada para cada banda. Neste caso, você pode usar um pino para operar em diversas faixas. Como ao selecionar o comprimento físico do pino é impossível ajustar sua impedância de entrada à impedância característica do cabo coaxial ao operar em diversas bandas amadoras, uma linha aberta de dois fios é utilizada para alimentar tais antenas, o que permite operação com alta ROE.

O diagrama de tal antena é mostrado na Figura 1. A antena consiste em uma haste de comprimento LA e pelo menos quatro contrapesos de comprimento LP. Para o funcionamento eficaz de uma antena vertical, cujo pino não esteja sintonizado em ressonância com o sinal por ela emitido, é necessário que o comprimento elétrico do pino seja de pelo menos 1/8 do comprimento de onda.

Portanto, para que a antena opere nas bandas amadoras de 6 a 80 metros, basta que o comprimento de sua parte vertical seja de 5 metros. Conforme indicado em muitas fontes de rádio amador, para a operação de tal antena vertical multibanda não é necessário o uso de contrapesos ressonantes, o que, é claro, melhora o desempenho da antena, mas ao mesmo tempo complica significativamente seu design.

Quatro contrapesos com comprimento igual à altura do pino são suficientes. A antena é alimentada através de uma linha aberta com uma impedância característica de 300-600 Ohms de qualquer comprimento razoável através de qualquer dispositivo correspondente conhecido.

Ainda não há consenso entre os radioamadores sobre qual comprimento de pino deve ser usado para criar tal antena. Existem duas opiniões sobre o comprimento do pino. A primeira é que o pino deve ter ressonâncias nas bandas amadoras superiores nas quais a antena é usada, e a segunda é que o pino não necessariamente tem ressonâncias nas faixas de operação da antena.

Como a antena chicote é alimentada através de uma linha aberta, e o sistema alimentador de antena requer correspondência com a impedância de saída de baixa impedância do transceptor através de um dispositivo correspondente, então, teoricamente, não faz diferença se uma antena chicote ressonante é usada ou se o a ressonância da haste fica fora da banda amadora e, portanto, a compensação das reatâncias da antena através de um dispositivo correspondente será necessária.

Na prática, pode até acontecer que uma antena não ressonante alimentada por uma linha de dois fios funcione de forma mais eficiente devido à média de seus parâmetros ao operar em várias bandas. Uma antena de comprimento ressonante terá necessariamente uma impedância de entrada de vários kOhms em alguma banda amadora, ou seja, haverá um nó de tensão em sua entrada, o que pode complicar a correspondência do pino com a linha de transmissão e depois com o dispositivo correspondente na faixa ressonante. Como o número de adeptos de antenas chicote multibanda ressonantes e não ressonantes é quase o mesmo, analisaremos ambas as opções.

O design clássico não ressonante de uma haste vertical multibanda deve ser reconhecido como a antena WB6AAM. Esta antena e seus contrapesos têm comprimento de 6,1 metros. A Tabela 1 mostra os valores de ganho desta antena em relação a um vibrador monopolo de quarto de onda operando na faixa comparada.

tabela 1
Como pode ser visto nesta tabela, os parâmetros desta antena são muito bons na faixa de 6 a 20 metros, satisfatórios quando operando na faixa de 30 a 50 metros, e a antena pode ser usada para operação auxiliar na faixa de 80 metros. É fornecida uma descrição de uma antena não ressonante com comprimento de parte vertical e contrapesos de 6,7 metros. Obviamente, os parâmetros diferem um pouco da antena WB6AAM, e praticamente não há diferença no comprimento da antena escolhido - 6,1 ou 6,7 metros, tudo depende apenas da facilidade de utilização de determinados materiais para fazer a antena.

Uma antena operando em modo ressonante nas bandas de 10 e 20 metros com altura de seção vertical e comprimento de contrapeso de 508 cm. Esta antena opera de forma menos eficiente que a antena WB6AAM devido ao fato de sua altura ser um pouco menor. Antena com comprimento vertical de 10 metros e três contrapesos.

Devido ao comprimento relativamente longo da parte vertical, esta antena pode fornecer operação não apenas nas faixas de 10 a 80 metros, conforme indicado em sua descrição, mas também na faixa de 160 metros. Seu ganho será aproximadamente uma vez e meia maior que o da antena vertical WB6AAM (ver Tabela 1), e claro, se houver espaço suficiente para a antena e materiais, é melhor usar uma antena com parte vertical comprimento de 10 metros.

A linha de transmissão de dois fios para alimentação de antenas deste tipo pode ser caseira; você pode usar um cabo de fita padrão, por exemplo do tipo CATV. Quando a potência fornecida à antena não ultrapassa 100 W, o fio telefônico TRP, mais conhecido entre os radioamadores como macarrão, pode ser utilizado como linha de transmissão. Infelizmente, ao operar sob condições atmosféricas, o TRP geralmente falha após alguns anos devido à destruição do isolamento.

É precisamente por causa da escassez de linhas de transmissão abertas que os rádios amadores estão tentando alimentar tal antena através de um cabo coaxial usando vários dispositivos correspondentes localizados diretamente no pino da antena. O acordo mais bem-sucedido foi proposto pela UA1DZ.

Atualmente, a chamada antena chicote, que produz radiação uniforme no plano horizontal, tem se difundido entre os rádios amadores.

Antena chicote

É fácil de fabricar e se adapta bem a um cabo com impedância característica de 72 ohms (Fig. 1). Para fazer uma antena (38-40 MHz), é necessário um tubo de alumínio (vidro) com 1,86 m de comprimento e diâmetro de 25 a 40 mm e; pino (sólido ou oco) do mesmo comprimento.

Um tubo de alumínio com diâmetro de 12 mm pode ser usado como pino. O vidro é feito de um pedaço de tubo de duralumínio com diâmetro de 30 mm.

Arroz. 1. Design de antena chicote. 1 - pino; 2 — isolador (plexiglás); 3 - junção da trança do cabo com o vidro; 4 - vidro; 5 - cabo (ondas R 70 - 75 ohms); 6 - plugue.

O pino deve ser fixado em um tampão de vidro orgânico, no qual é pré-perfurado um furo ao longo do diâmetro do pino. O núcleo central do cabo está firmemente soldado ao pino e a bainha do cabo está firmemente conectada ao vidro em sua parte superior.

Depois de feitas todas as conexões necessárias, um tampão é colocado no pino, que é então inserido no tubo com grande atrito.

Para proteger contra a penetração de água, a área ao redor do pino deve ser preenchida com resina (de elementos galvânicos). Neste caso, é necessário garantir que o “cinto” de resina não seja muito largo, caso contrário irá piorar drasticamente as qualidades isolantes da cortiça.

Em nenhum caso você deve preencher toda a superfície do plugue com resina, pois a resina é um isolante ruim para correntes de alta frequência. Se o pino for feito de tubos, o orifício superior deve ser bem fechado com um tampão, de preferência de borracha.

Antena de quarto de onda

Caso não seja necessário tubo para fazer o vidro, pode-se usar uma antena de quarto de onda (pino) com elementos inclinados. O projeto de tal antena fica claro na Fig. 2.

Os elementos inclinados são feitos do fio de cobre mais grosso possível (2,5-3 mm) e são, por assim dizer, uma continuação dos cabos de sustentação da camada superior, mas são isolados deles por dois isoladores de porca. Um cabo coaxial com impedância característica de 70–75 ohms deve ser usado como alimentador.

Arroz. 2. Antena chicote com elementos inclinados. 1 - isolador; 2 — tubo do mastro; 3 - elementos inclinados; 4 - isoladores.

A correspondência da antena com o alimentador é obtida alterando o comprimento da haste e dos elementos inclinados na faixa de 94 a 100% do quarto de comprimento de onda.

Deve-se notar, entretanto, que a alteração na impedância de entrada da antena causada pela alteração do comprimento dos elementos é insignificante. Portanto, o comprimento dos elementos pode ser imediatamente considerado igual a 0,97 1/4 lambda.

O núcleo central do cabo é conectado ao pino e a bainha aos elementos da camada. O tubo do mastro não deve estar conectado eletricamente à antena.

Antena com loop e cruz aterrada

De todas as antenas chicote, a melhor é a antena com loop e cruz aterrada. Uma antena com cruz aterrada irradia em um leve ângulo em relação ao horizonte, o que proporciona um ganho significativo de alcance ao operar com uma onda terrestre.

Por esta razão, é de pouca utilidade para comunicações em distâncias muito longas, quando ocorre reflexão da camada ionizada.

Na Fig. A Figura 3 mostra um diagrama da antena com as dimensões de todos os seus elementos para uma frequência de 39-144 MHz. O pino 1 e a cruz 2 são conectados entre si através do cabo 3, cujo condutor central na outra extremidade está conectado à trança do cabo (ponto a). Assim, o pino 1 também é aterrado através do circuito.

Arroz. 3. Chicote de antena com laço e cruz aterrada. 1 - pino; 2 — elementos horizontais: 3 — trem; 4 - alimentador feito de cabo com impedância característica de 70 - 75 Ohms; 5— tubo do mastro. Para a faixa 38 - 40 MHz: D - 20 mm, h -1695 mm, l1 - 1830 mm, l2 - 550 mm para a faixa 144 - 146 MHz, D - 15 mm, h - 440 mm, I1 = 484 mm, l2 = 142 mm.

O alimentador é conectado pelo núcleo central ao pino e ao mesmo tempo ao condutor central do laço. As cascas do alimentador e do laço estão conectadas entre si no ponto b.

A antena é montada em uma tubulação de água ou gás bem aterrada. Os elementos da antena são feitos de hastes metálicas ou tubos do mesmo diâmetro (por exemplo, 12 ou 15 mm).

Antena chicote vertical

Outro tipo de antena chicote vertical é mostrado na Fig. 4. A antena consiste em um pino 1 e um manguito 3, colocados no topo do tubo do mastro 4.

É aconselhável fazer o pino em cobre ou alumínio e o manguito em tubo de aço comum com diâmetro ligeiramente maior que o diâmetro do mastro.

Na ausência de um tubo adequado, o manguito pode ser feito de um sistema de fios relativamente finos localizados na superfície do cilindro ao redor do mastro. As pontas dos fios são soldadas aos anéis.

Arroz. 4. Antena de manguito. 1 - isolador; 2 - manguito; 3 - isolante; 4 — tubo do mastro.

Essa antena fornece um ganho de 2 vezes (no plano vertical).

A antena se encaixa bem com um cabo coaxial com impedância característica de 72-75 ohms, enquanto o comprimento do manguito deve ser 0,99 1/4 lambda e o pino - 0,94 1/4 lambda.

Para um cabo de 52 ohms, o comprimento do manguito é considerado 0,98 1/4 lambda, o comprimento do pino é 0,95 1/4 lambda. A coordenação é alcançada por pequenas alterações no comprimento do pino e principalmente no manguito. As dimensões do manguito são muito críticas.

Qualquer roteador sem fio, ponto de acesso ou apenas um adaptador sem fio vem com uma antena. Além disso, pode ser removível ou estacionário. Ao mesmo tempo, a rede de varejo oferece um número bastante grande de antenas alternativas para dispositivos Wi-Fi. Surge uma pergunta natural: por que precisamos de outras antenas (e, via de regra, não baratas), se algum dispositivo Wi-Fi já vem com antena? A resposta parece óbvia: quanto mais longa for a antena, melhor. Basta lembrar os carros tunados com vidros escuros, equipados não com uma, mas com várias antenas longas de vara de pescar. No entanto... não tire conclusões precipitadas. Dê uma olhada em quem está dirigindo aqueles seis com vidros escuros e você inevitavelmente começará a duvidar que tamanho signifique alguma coisa. Como disse o Barão Munchausen, “uma expressão facial séria não é sinal de inteligência. Sorriam, senhores, sorriam."

O paradoxo é que nem todas as antenas, mesmo que seu custo ultrapasse US$ 100, são de alguma forma diferentes daquelas fornecidas no kit.

Neste artigo, tentaremos descobrir por que as antenas são necessárias, quais antenas Wi-Fi existem e o que significam suas características técnicas, e também analisaremos as antenas Wi-Fi que podem ser compradas em lojas russas.

Por que as antenas são necessárias?

Para responder a esta pergunta simples, você não precisa ser um especialista na área de engenharia de rádio. Todo mundo sabe que sem antena nem rádio nem TV funcionam. Da mesma forma, um ponto de acesso sem fio, que neste caso atua tanto como receptor quanto como transmissor, não funcionará sem antena. Uma antena é ao mesmo tempo um emissor de ondas de rádio e um receptor. A configuração da antena determina a área de cobertura de um ponto de acesso sem fio, ou seja, a área onde o ponto de acesso emite um sinal que outros clientes da rede sem fio podem receber. Ressaltamos: a área de cobertura de um ponto de acesso wireless é determinada justamente pelo design, e não pelo tamanho da antena, portanto, o princípio “quanto mais tempo, melhor” não se aplica neste caso.

O principal problema com a maioria das antenas padrão, ou seja, as antenas que acompanham os pontos de acesso sem fio, é que elas não possuem uma área de cobertura grande o suficiente. Por exemplo, se dentro de uma sala (escritório) um ponto de acesso for capaz de garantir a operação confiável de clientes sem fio, você não poderá contar com uma comunicação estável com um cliente localizado atrás da parede. E nem todo ponto de acesso consegue “romper” duas paredes.

Parece que o problema pode ser facilmente resolvido - basta adquirir um ponto de acesso com maior potência de transmissão. Porém, nem tudo é tão simples. O fato é que a potência de transmissão dos dispositivos Wi-Fi é estritamente regulamentada. Em particular, na faixa de frequência de 2.400 a 2.483,5 MHz (faixa de frequência de dispositivos Wi-Fi), para a criação de redes de rádio sem licença, é permitida a utilização de transmissores com potência de radiação equivalente à potência irradiada isotropicamente (EIRP) (explicaremos mais detalhadamente o significado deste termo), - não mais que 100 mW. Caso este indicador seja ultrapassado, é necessária a obtenção de licença do Ministério das Comunicações para criar e operar uma rede departamental de transmissão de dados via rádio. Assim, pontos de acesso e adaptadores wireless com potência de transmissão superior a 100 mW, o que equivale a 20 dBm (falaremos também sobre como essas unidades se conectam um pouco mais tarde), simplesmente não estão à venda.

Assim, todos os pontos de acesso e adaptadores wireless possuem a mesma potência de transmissão e, portanto, a única forma de aumentar a área de cobertura de uma rede wireless é utilizar antenas especiais em vez das tradicionais padrão.

Aumentar a área de cobertura de uma rede sem fio é apenas uma das funções das antenas para dispositivos Wi-Fi. Outra propriedade, não menos importante, é que permitem alterar o formato da área de cobertura, aumentando assim a segurança da sua rede wireless. Antenas padrão emitem um sinal uniformemente em todas as direções (no plano horizontal), e se um ponto de acesso com tal antena for colocado contra uma parede de uma sala, o sinal se espalhará não apenas por todo o seu apartamento, mas também além da parede para seu vizinho. Isso, é claro, permitirá que ele não apenas detecte rapidamente sua rede sem fio, mas também tente atacá-la. Além disso, se em casa é improvável que seu vizinho tenha sua própria rede sem fio ou pelo menos um laptop com adaptador sem fio, então em um prédio de escritórios onde vários escritórios de empresas diferentes estão localizados no mesmo andar, essa situação é bastante real. Portanto, por vizinhos entendemos vizinhos não só no apartamento, mas também no escritório.

Para não induzi-los à tentação e proteger sua rede sem fio de invasões externas, você pode usar antenas direcionais especiais que emitem um sinal predominantemente em uma direção. Isso permitirá aumentar o alcance de propagação do sinal nesta direção e enfraquecer ou bloquear a propagação do sinal em outras direções. Neste caso, a diferença entre uma antena normal, que irradia uniformemente em todas as direções, e uma antena direcional é quase a mesma que entre uma lâmpada e uma lanterna. Imagine uma lâmpada iluminando uma sala. A luz dele se espalha aproximadamente uniformemente em todas as direções, tornando o ambiente claro. No entanto, você pode colocar a mesma lâmpada em uma lanterna ou simplesmente instalar um espelho refletor atrás dela. Neste caso, obtemos propagação direcional da luz. Esse feixe não iluminará toda a sala, mas é capaz de transmitir luz a uma distância muito maior. Este é o mesmo princípio em que as antenas externas operam.

Características da antena

Uma das características mais importantes das antenas é o ganho. Freqüentemente, o nome desse parâmetro leva à suposição errônea de que as antenas são capazes de amplificar o sinal. Na verdade, não é assim - se a potência do transmissor, por exemplo, for de 50 mW, então não importa qual antena instalemos, a potência do sinal transmitido será a mesma. O fato é que todas as antenas desse tipo são dispositivos passivos e simplesmente não têm para onde levar energia para amplificar o sinal transmitido. Mas o que significa ganho então? Para responder a esta questão, primeiro nos familiarizamos com conceitos importantes como radiador isotrópico ideal e padrão de radiação da antena.

Emissor isotrópico

As antenas irradiam energia na forma de ondas eletromagnéticas em todas as direções. Porém, a eficiência da transmissão do sinal para diferentes direções pode não ser a mesma e é caracterizada pelo padrão de radiação.

Para avaliar a eficiência da transmissão do sinal em várias direções, foi introduzido o conceito de emissor isotrópico, ou antena isotrópica.

Um emissor isotrópico é uma fonte pontual ideal de ondas eletromagnéticas, emitindo uniformemente em todas as direções. Se imaginarmos mentalmente uma esfera com um centro coincidente com um emissor isotrópico, então a densidade de energia emitida por uma fonte isotrópica será a mesma em qualquer ponto dessa esfera. Portanto, dizem que um emissor isotrópico forma um campo esférico de densidade de energia uniforme. Emissores isotrópicos não existem na natureza. Cada antena transmissora, mesmo a mais simples, irradia energia de maneira desigual - em alguma direção sua radiação é máxima. Um emissor isotrópico é considerado apenas como um emissor de referência com o qual é conveniente comparar todas as outras antenas.

Padrão de radiação da antena

As propriedades direcionais das antenas são geralmente determinadas pela dependência da intensidade do campo emitido pela antena na direção. A representação gráfica desta relação é chamada de padrão de radiação da antena. Um padrão de radiação tridimensional é representado como uma superfície descrita por um vetor de raio que emana da origem, cujo comprimento em uma direção ou outra é proporcional à energia emitida pela antena nessa direção. Além dos diagramas tridimensionais, são frequentemente considerados diagramas bidimensionais, que são construídos para os planos horizontal e vertical.

Neste caso, o padrão de radiação tem a forma de uma linha fechada no sistema de coordenadas polares, construída de tal forma que a distância da antena (centro do diagrama) a qualquer ponto do padrão de radiação é diretamente proporcional ao energia emitida pela antena em uma determinada direção.

Para uma antena isotrópica que irradia energia igualmente em todas as direções, o padrão de radiação é uma esfera, cujo centro coincide com a posição do emissor isotrópico, e os padrões de radiação horizontal e vertical do emissor isotrópico têm a forma de um círculo.

Para antenas direcionais, os chamados lóbulos podem ser distinguidos no padrão de radiação, ou seja, as direções de radiação preferencial. A direção da radiação máxima das antenas é chamada de direção principal; a pétala correspondente é a principal; os lóbulos restantes são laterais, e o lóbulo de radiação na direção oposta à direção principal é chamado de lóbulo traseiro do padrão de radiação da antena. As direções nas quais a antena não recebe ou irradia são chamadas de zeros do padrão de radiação.

O padrão de radiação também costuma ser caracterizado pela largura, que é entendida como o ângulo dentro do qual o ganho diminui em relação ao máximo em não mais que 3 dB. Quase sempre, o ganho e a largura do diagrama estão inter-relacionados: quanto maior o ganho, maior no o mesmo diagrama e vice-versa.

Ganho da antena

Assim, depois de compreendermos conceitos tão importantes como um emissor de ponto isotrópico ideal e um padrão de radiação de antena, podemos formular o conceito de ganho de antena.

O ganho da antena determina quantos decibéis a densidade do fluxo de energia emitida pela antena em uma determinada direção é maior que a densidade do fluxo de energia que seria registrada se uma antena isotrópica fosse usada. O ganho da antena é medido nos chamados decibéis isotrópicos (dBi ou dBi).

Lembremos que na física a potência geralmente é medida em watts (W). No entanto, na teoria da comunicação, os decibéis (dB) são mais comumente usados ​​para medir a intensidade do sinal. Esta unidade de medida é logarítmica e só pode ser usada para comparar quantidades físicas de mesmo nome. Por exemplo, se dois valores forem comparados A E B a mesma quantidade física, então a razão A/B mostra quantas vezes uma quantidade é maior que outra. Se considerarmos o logaritmo decimal da mesma razão, obtemos uma comparação dessas grandezas expressas em bels (B), e a expressão 10log(A/B) determina a comparação dessas grandezas em decibéis (dB). Por exemplo, se disserem que uma quantidade é 20 dB maior que outra, isso significa que é 100 vezes maior que a outra.

Os decibéis são usados ​​não apenas para comparar valores, mas também para expressar valores absolutos. Para fazer isso, um determinado valor de referência é tomado como o valor com o qual a comparação é feita. Por exemplo, para expressar o valor absoluto da potência do sinal em decibéis, toma-se como referência uma potência de 1 mW e compara-se o nível de potência em decibéis com uma potência de 1 mW. Esta unidade de medida é chamada de decibéis por miliwatt (dBm) e mostra quantos decibéis a potência do sinal medido é maior que a potência de 1 mW.

Portanto, se o ganho da antena em uma determinada direção for 5 dBi, isso significa que nesta direção a potência de radiação é 5 dB (3,16 vezes) maior que a potência de radiação de uma antena isotrópica ideal. Naturalmente, um aumento na potência do sinal em uma direção acarreta uma diminuição na potência em outras direções.

Claro, quando dizem que o ganho da antena é de 10 dBi, eles se referem à direção em que a potência máxima de radiação é alcançada (o lóbulo principal do padrão de radiação).

Conhecendo o ganho da antena e a potência do transmissor, é fácil calcular a potência do sinal na direção do lóbulo principal do padrão de radiação. Assim, ao utilizar um ponto de acesso wireless com potência de transmissor de 20 dBm (100 mW) e uma antena direcional com ganho de 10 dBi, a potência do sinal na direção de ganho máximo será de 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm ( 1000 mW), ou seja, 10 vezes mais do que no caso de utilização de antena isotrópica.

Tipos de antenas para dispositivos Wi-Fi

Em termos de utilização, todas as antenas para dispositivos Wi-Fi podem ser divididas em duas grandes classes: antenas para uso externo e antenas para uso interno. Essas antenas diferem principalmente em suas dimensões e ganho. Naturalmente, as antenas para uso externo são maiores e requerem uma forma de fixação na parede da casa ou em um poste vertical. O alto ganho nessas antenas é alcançado devido à pequena largura do padrão de radiação (lóbulo principal). Antenas externas geralmente são usadas para conectar duas redes sem fio localizadas a uma grande distância uma da outra. Duas dessas antenas são instaladas em uma zona de linha de visão e, neste caso, é importante que cada uma delas esteja localizada na área do lóbulo principal do padrão de radiação da outra antena.

As antenas para uso interno são menores e possuem menor ganho. Essas antenas são instaladas em uma mesa, fixadas em uma parede ou diretamente em um ponto de acesso.

As antenas podem ser conectadas ao próprio ponto de acesso diretamente ou por meio de um cabo. Neste caso, é fornecido um conector SMA miniatura especial para conectar uma antena ou cabo ao ponto de acesso. Os pontos de acesso utilizam um conector tipo Macho, e a antena ou o próprio cabo da antena utiliza um conector tipo Fêmea.

Outros tipos de conectores de alta frequência podem ser usados ​​para conectar uma antena externa a um cabo - na maioria das vezes é um conector tipo N.

Antena chicote

Todos os pontos de acesso 802.11b/g são equipados com antenas chicote em miniatura padrão, que podem ser removíveis ou fixas. Uma antena chicote é a opção de antena mais simples. Muitas vezes também é chamado de vibrador assimétrico.

Se uma antena chicote for colocada verticalmente, então no plano horizontal ela irradiará energia em todas as direções uniformemente, portanto no plano horizontal tal antena é omnidirecional e, naturalmente, não há necessidade de falar em radiação preferencial em uma determinada direção. Ao mesmo tempo, tal antena irradia de forma desigual no plano vertical. Em particular, não há radiação alguma ao longo do eixo da antena. Por isso, mesmo no caso da antena chicote mais simples, é possível identificar as direções correspondentes ao ganho máximo. Para antenas chicote, o ganho máximo é alcançado em um plano perpendicular à antena e passando por seu meio.

Se você desmontar uma antena chicote padrão, na maioria dos casos verifica-se que o comprimento de sua parte ativa é de apenas 31 mm. Naturalmente, esse comprimento não foi escolhido por acaso. O fato é que a faixa de frequência dos dispositivos Wi-Fi é de 2.400 a 2.473 MHz. Assim, o comprimento de onda de emissão varia de 12,12 a 12,49 cm, e o quarto do comprimento de onda é de aproximadamente 31 mm. Ou seja, na maioria dos casos, o comprimento da antena chicote é escolhido igual a um quarto do comprimento de onda da radiação.

O padrão de radiação tridimensional, bem como os padrões de radiação horizontal e vertical de tal antena são mostrados na Fig. 1.

Observe que devido à natureza isotrópica da radiação de uma antena chicote, no plano horizontal é ideal instalar um ponto de acesso com tal antena no centro de um escritório ou apartamento para cobrir ao máximo todo o espaço do apartamento ou escritório com uma rede sem fio.

Antena chicote com refletor perpendicular

O design de uma antena chicote pode ser um pouco melhorado usando um refletor perpendicular à antena - uma superfície metálica (tela) que funciona como uma superfície de aterramento ideal. Essas antenas não são produzidas pela indústria (pelo menos não estão disponíveis comercialmente), mas tal antena não é difícil de fazer você mesmo.

O padrão de radiação tridimensional, bem como os padrões de radiação horizontal e vertical de uma antena chicote de quarto de onda com um refletor perpendicular são mostrados na Fig. 2.

Para um comprimento de antena de 1/4 l no caso de um refletor infinito ideal o ganho máximo é de 5,18 dBi, enquanto para a mesma antena sem refletor o ganho máximo é de apenas 1,73 dBi.

Tal como acontece com uma antena chicote convencional, é mais aconselhável instalar uma antena chicote com refletor perpendicular no centro da sala (apartamento ou escritório).

Antena chicote com refletor paralelo

Outra maneira de modificar uma antena chicote é usar um refletor paralelo à antena em vez de perpendicular. Neste caso, seu padrão de radiação muda significativamente e no plano horizontal tal antena deixa de ser isotrópica.

O tipo de padrão de radiação no plano horizontal (no plano perpendicular à antena) depende tanto do tamanho da própria antena quanto da distância entre a antena e o refletor.

Na Fig. A Figura 3 mostra o padrão de radiação tridimensional, bem como os padrões de radiação horizontal e vertical de uma antena chicote de quarto de onda com refletor paralelo a uma distância entre a antena e o refletor de 1/4 l (31 mm).

Para um comprimento de antena de 1/4 l no caso de um refletor infinito ideal localizado a uma distância de 1/4 l da antena, o ganho máximo é de 7,17 dBi. É aconselhável colocar essa antena perto de uma parede.

Exemplos de antenas

É claro que as antenas chicote que descrevemos, embora sejam as mais comuns para dispositivos Wi-Fi, não oferecem toda a variedade de designs de antenas Wi-Fi possíveis. Na Internet você encontra mais de um recurso especializado dedicado a antenas caseiras para a faixa de frequência de 2,4 GHz. Isso inclui várias versões de antenas feitas de latas e antenas como um vibrador simétrico de meia onda com um refletor e antenas com um emissor e refletor biquad de um quarto de onda, e antenas espirais e várias antenas Yagi, etc. uma descrição de todas as antenas disponíveis não exigiria um artigo separado, mas um livro inteiro. Estamos perseguindo um objetivo um pouco diferente, então consideraremos a seguir as antenas Wi-Fi que podem ser compradas em lojas russas.

TP-Link TL-ANT2406A

A mini antena direcional TL-ANT2406A da TP-Link foi projetada para uso interno. A antena possui um prático suporte que permite que ela seja montada em uma parede, instalada em uma mesa ou fixada no painel de um gabinete de PC por meio de ímãs localizados em sua parte inferior.

Para conectar a antena ao ponto de acesso, é utilizado um cabo de 50 ohms com 1 m de comprimento, equipado com conector SMA.

Segundo a documentação técnica, a antena TL-ANT2406A possui ganho de 6 dBi.

O fabricante classifica esta antena como uma variante da antena Yagi, o que nos pareceu um pouco estranho. Antena Yagi, ou antena Yagi, ou antena Uda-Yagi (o nome é derivado dos nomes de dois inventores japoneses - Hidetsugu Yagi e Shintaro Uda), ou antena de canal de onda, é uma antena direcional na forma de uma série de antenas lineares paralelas vibradores elétricos com comprimento próximo à metade do comprimento de onda da radiação (recepção), localizados no mesmo plano ao longo de uma linha coincidente com a direção de radiação máxima (recepção). E se usarmos esta definição específica de antena Yagi, então o design do TL-ANT2406A não corresponde de forma alguma a ela. Em geral, foi bastante difícil classificar a antena TL-ANT2406A. Como elemento emissor (receptor), utiliza um plano metálico retangular medindo 48x52 mm, no qual são feitos pequenos cortes (Fig. 4), e o próprio plano emissor está localizado a uma distância de 4 mm da tela refletora retangular, o cujas dimensões coincidem com as dimensões do emissor. O núcleo central do cabo coaxial é conectado ao emissor e a trança do cabo é conectada à blindagem.

Arroz. 4. Diagrama da antena TL-ANT2406A

O preço de varejo dessa antena é de 1.100 rublos.

TP-Link TL-ANT2409A

A antena direcional miniatura TP-Link TL-ANT2409A, conforme consta da inscrição na embalagem, destina-se ao uso externo, o que nos pareceu um tanto estranho, pois pelas suas dimensões é mais adequada para uso interno. E o ganho declarado de 9 dBi provavelmente corresponde a antenas para uso interno.

A carcaça da antena permite sua instalação em parede ou poste horizontal, para o qual o kit inclui suportes e braçadeiras de montagem especiais.

Para conectar a antena ao ponto de acesso, é utilizado um cabo de 50 ohms equipado com conector SMA. O comprimento deste cabo é de apenas 1 m, o que novamente pode não ser suficiente para antenas externas.

Resta acrescentar que o fabricante classifica esta antena como um tipo de antena Yagi. Em geral, parece que a TP-Link considera qualquer antena direcional uma variante da antena Yagi. No entanto, o fabricante sabe melhor.

O design interno da antena é bastante simples. Acima de uma tela quadrada aterrada de 90x90 mm, a uma altura de 7 mm, existe um elemento radiante em forma de retângulo metálico de 44x54 mm. A conexão do elemento radiante com o cabo coaxial é feita na parte traseira da tela, e uma tira metalizada de determinada configuração é utilizada para combinar o alimentador com a antena. O circuito da antena TL-ANT2409A é mostrado na Fig. 5.

Arroz. 5. Diagrama da antena TL-ANT2409A

O preço de varejo desta antena é de 1.490 rublos.

TP-Link TL-ANT2414A

A antena direcional TP-Link TL-ANT2414A também foi projetada para uso externo. Porém, as dimensões desta antena permitem que ela seja instalada em ambientes internos. A carcaça da antena permite sua instalação em parede ou poste horizontal, para o qual o kit inclui suportes e braçadeiras de montagem especiais.

Para conectar a antena ao ponto de acesso, é utilizado um cabo de 50 ohms com 1 m de comprimento, equipado com conector SMA. Como já observamos, para antenas externas um comprimento de cabo de 1 m pode não ser suficiente.

Segundo a documentação técnica, a antena TL-ANT2414A possui ganho de 14 dBi. O fabricante a classifica como uma opção de antena Yagi. No entanto, não vamos nos aprofundar nas sutilezas da terminologia, mas sim ver como esta antena é projetada.

Acima de uma tela quadrada metálica aterrada (textolite metalizada) medindo 210x210 mm, oito elementos radiantes, que são retângulos metálicos medindo 30x58 mm, estão localizados em duas fileiras. A distância entre os elementos radiantes e a tela é de 7 mm. O alimentador é conectado aos elementos radiantes no verso da tela.

O diagrama da antena TP-Link TL-ANT2414A é mostrado na Fig. 6.

Arroz. 6. Diagrama da antena TL-ANT2414A

Como você pode ver, não há nada complicado no design desta antena e não é difícil fazer você mesmo. Só podemos nos surpreender com seu custo - o preço de varejo desta antena é de 3.150 rublos.

D Link ANT24-0700

A antena D-Link ANT24-0700 é uma opção de antena chicote para uso interno. Como qualquer antena chicote, a ANT24-0700 é omnidirecional (isotrópica) no plano horizontal, porém se diferencia das antenas chicote padrão que acompanham a maioria dos pontos de acesso pelo seu alto ganho de 7 dBi.

Antena
D Link ANT24-0700

Esta antena possui um suporte conveniente que permite que a antena seja instalada em uma superfície horizontal, montada em uma parede e também fixada em um gabinete de PC por meio de ímãs integrados. Ao fixar o suporte da antena na parede, é possível alterar o ângulo da antena. A antena é conectada ao ponto de acesso por meio de um cabo de 50 ohms com 1,5 m de comprimento e conectores SMA. Além disso, é possível conectar a antena diretamente ao ponto de acesso (sem usar cabo).

A altura da antena (incluindo a base) é de 326 mm e o diâmetro do mastro é de 9 mm.

Infelizmente, a antena D-Link ANT24-0700 (como todas as antenas chicote) não é separável. Isto é, claro, você pode desmontá-lo, mas apenas de uma vez por todas. Portanto, não conseguimos nos familiarizar com o desenho interno da antena, ou seja, saber o comprimento do próprio vibrador. A única coisa que se sabe sobre esta antena na documentação técnica, além do ganho, é a largura do padrão de radiação no plano vertical, que é de 24°. Bem, a largura do padrão de radiação no plano horizontal, como para qualquer antena chicote, é de 360°.

O preço médio de varejo desta antena é de cerca de 800 rublos.

D Link DWL-R60AT

A antena direcional D-Link DWL-R60AT foi projetada para uso interno. Pertence à categoria de antenas de painel em miniatura - suas dimensões são de apenas 80x85x12,8 mm. A antena fornece conexão direta (sem usar cabo) ao ponto de acesso usando um conector SMA.

De acordo com a documentação técnica, a antena D-Link DWL-R60AT possui ganho de 6 dBi. Além disso, sabe-se que a largura do padrão de radiação no plano vertical é de 90°, e a largura do padrão de radiação no plano horizontal é de 60°.

O design interno desta antena é bastante simples e pouco difere do design da antena TP-Link TL-ANT2409A. Acima de uma tela quadrada metálica aterrada medindo 70x70 mm, a uma altura de 4,5 mm, existe um elemento radiante, que é um retângulo metálico medindo 49x52 mm. O alimentador é conectado aos elementos radiantes no verso da tela.

O diagrama da antena D-Link DWL-R60AT é mostrado na Fig. 7.

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

Como você pode ver, o design desta antena é extremamente simples e, se desejar, você mesmo pode fazer isso facilmente. Mas se não houver tal desejo, então esta antena pode ser comprada por apenas 410 rublos.

D Link ANT24-1800

A antena de painel D-Link ANT24-1800 foi projetada para uso externo. Seu principal objetivo é fornecer uma conexão sem fio entre dois pontos de acesso estacionários remotos um do outro. De acordo com os dados do passaporte, esta antena permite comunicação a uma distância de até 8 km a uma velocidade de conexão de 1 Mbit/s e a uma distância de até 3 km a uma velocidade de conexão de 11 Mbit/s.

Suas dimensões são 360x360x16 mm. A antena vem com suportes de montagem que permitem montá-la em uma parede ou poste vertical (Fig. 8).

Arroz. 8. Suportes de montagem de antena
D Link ANT24-1800

A caixa da antena é impermeável - todas as costuras são tratadas com selante.

De acordo com os dados do passaporte, o ganho desta antena é de 18 dBi. Um valor tão alto é alcançado devido ao estreito padrão de radiação da antena - sua largura nos planos vertical e horizontal é de apenas 15°.

Para conectar o cabo à antena é utilizado um conector tipo N (“fêmea”). Além disso, o kit inclui um cabo de 0,5 m com conectores tipo N e SMA. Naturalmente, o comprimento deste cabo não é suficiente para conectar a antena ao ponto de acesso, portanto o kit também inclui um adaptador com conectores tipo N (fêmea para macho) para conectar um cabo de extensão, que não está incluso no kit ( Figura 9).

Arroz. 9. Adaptador tipo N
("mãe pai")

Infelizmente, foi impossível abrir esta antena sem danificar a sua vedação. No entanto, é fácil adivinhar que seu design será semelhante ao da antena TL-ANT2414A. As únicas diferenças podem estar no número e tamanho dos emissores retangulares.

Concluindo, acrescentamos que o preço de varejo da antena D-Link ANT24-1800 varia de 3.400 a 4.400 rublos.

Conclusão

Assim, depois de considerar vários modelos de antenas, podemos afirmar que todas as antenas direcionais são projetadas aproximadamente da mesma forma e de forma muito simples. Se a antena for do tipo painel, seu design inclui uma tela e um radiador em forma de retângulo e instalados a alguma distância da tela. As diferenças entre as antenas estão apenas nos tamanhos do emissor e da tela, bem como na distância entre eles. As antenas destinadas ao uso interno possuem um único emissor, enquanto as antenas destinadas ao uso externo podem conter vários emissores.

Observamos também que o custo de todas as antenas é claramente superfaturado - não está muito claro por que você precisa pagar tanto dinheiro por dois pedaços de estanho.