To je asimetrični vibrator, ki je toga kovinska palica. Bična antena se uporablja na področju radiodifuzije in radijskih komunikacij.

Bične antene, ki delujejo v kratkovalovnih pasovih, se uporabljajo v prenosnih in nosljivih kompletih skupaj z avtomatskim ali ročnim sprejemnikom. Antene so lahko različnih dolžin (1-3 m) in imajo lahko različno število odsekov (2-6). Visokozmogljive bične antene se uporabljajo v gozdnatih in razgibanih območjih, kjer običajne antene ne morejo učinkovito opravljati svojega dela.

Za povečanje frekvenčnega območja je na bično anteno pritrjena podaljška.
Prve kratkovalovne bične antene so bile sestavljene iz velikih porcelanastih nosilnih izolatorjev. Pri nastavljanju antene smo vibratorje podaljšali oz. Sodobne antene je enostavno nastaviti in brez obsežnih izolatorjev dosežejo želeno ujemanje antene z izhodom oddajnika in podajalnikom.

Bična antena z napravo za ujemanje gama izgleda kot vibrator, ki je vstavljen v sklopko.
Spojka pa je spajkana na rob kovinske blazinice. Pri nekaterih bičnih antenah funkcijo vibratorja opravljajo pocinkane vodovodne cevi, ki so privarjene na dve spojki z notranjim navojem. Štiri ušesa s snopi protiuteži so pritrjena na drugo sklopko. Na koncih protiuteži so matični izolatorji. Nosilci poleg tega, da služijo kot protiuteži, opravljajo tudi delo zategovanja jamborov prvega reda. Na eni strani ploščadi je nameščen vibrator, na nasprotni strani pa je pritrjen nosilni izolator s cevjo gama matcher. Kovinski mostiček, ki se premika gor in dol, pokriva cev za ujemanje gama in cev vibratorja. Kovinska škatla je pritrjena na zgornji strani ploščadi med gama matcherjem in vibratorjem. Škatla vsebuje visokofrekvenčni konektor in variabilni kondenzator. Konstantni kondenzator je nameščen vzporedno s kondenzatorjem. Plošče rotorja in statorja kondenzatorja so izolirane iz kovinske škatle. V cevi vibratorja so narejene štiri luknje za bakreno žico, katere konci so upognjeni čez rob cevi. Antenski izolatorji, kot tudi izolatorji za sobne antene, so pritrjeni na kose bakrene žice.

Tako dobljena struktura tvori drugi nivo napenjalnih žic za bično anteno. Luknja vibratorja, ki se nahaja na vrhu, je zaprta z lesenim čepom, ki preprečuje vdor vlage v vibrator. Tudi zgornja luknja cevke za ujemanje gama je zaprta s podobnim lesenim čepom.

Koaksialni kabel z določeno karakteristično impedanco priključimo na visokofrekvenčni konektor, ki se nahaja na kovinski škatli. Kontakti konektorja, predizolirani, so povezani s statorskimi ploščami kondenzatorja. Izoliran kos gibkega prevodnika je povezan s ploščami rotorja kondenzatorja in pritrjen na dno cevi za ujemanje gama.

Bična antena je uglašena s posebno napravo, ki določa indikator jakosti polja. Najlažji način za nastavitev je vstavljanje termičnega ampermetra v prekinitev žice. Največji odklon igle ampermetra nastane zaradi premikanja skakalca gor in dol. Prekinitev žice se nahaja od plošč rotorja kondenzatorja do dna cevi za ujemanje gama.

Preko visokofrekvenčnega konektorja je na bično anteno povezan podajalnik. Visokofrekvenčna napetost se na anteno napaja preko koaksialnega kabla. Pri nastavljanju bične antene mora biti oddajnik usmerjen na največje sevanje v srednjem amaterskem pasu. Ko je antena končno uglašena, bo največje sevanje prihajalo iz nje, mostiček je trdno pritrjen na cev vibratorja in cev za ujemanje gama. Za večjo zanesljivost je mesto pritrditve prevlečeno s plastelinom.

Za vsak pas ni vedno mogoče namestiti ločene navpične antene. V tem primeru lahko uporabite en zatič za delovanje v več območjih. Ker z izbiro fizične dolžine čepa ni mogoče prilagoditi njegove vhodne impedance karakteristični impedanci koaksialnega kabla pri delovanju na več amaterskih pasovih, se za napajanje takšnih anten uporablja dvožilni odprt vod, ki omogoča delovanje z visokimi JZV

Diagram takšne antene je prikazan na sliki 1. Antena je sestavljena iz palice dolžine LA in vsaj štirih protiuteži dolžine LP. Za učinkovito delovanje vertikalne antene, katere zatič ni uglašen v resonanco s signalom, ki ga oddaja, mora biti električna dolžina zatiča vsaj 1/8 valovne dolžine.

Zato je za delovanje antene v amaterskih pasovih 6-80 metrov dovolj, da je dolžina njenega navpičnega dela 5 metrov. Kot je navedeno v številnih amaterskih radijskih virih, za delovanje takšne navpične večpasovne antene ni treba uporabljati resonančnih protiuteži, ki seveda izboljšajo delovanje antene, hkrati pa znatno otežijo njeno zasnovo.

Zadostujejo štiri protiuteži z dolžino, ki je enaka višini keglja. Antena se napaja prek odprtega voda z karakteristično impedanco 300-600 ohmov katere koli razumne dolžine prek katere koli znane ustrezne naprave.

Med radioamaterji še vedno ni soglasja o tem, kakšno dolžino zatiča je treba uporabiti za izdelavo takšne antene. Glede dolžine žebljička obstajata dve mnenji. Prvi je, da mora imeti nožica resonanco na zgornjih amaterskih pasovih, na katerih se uporablja antena, druga pa je, da ni nujno, da ima nožica resonanco na delovnih območjih antene.

Ker se bična antena napaja prek odprtega voda in sistem antena-dovodnik zahteva ujemanje z nizko impedanco izhodne impedance oddajnika-sprejemnika prek ujemajoče naprave, potem teoretično ni razlike, ali se uporablja resonančna bična antena ali paličasta resonanca leži izven amaterskega pasu, zato bodo potrebne naprave za kompenzacijo reaktanc antene prek naprave za ujemanje.

V praksi se lahko celo izkaže, da bo neresonančna antena, ki se napaja preko dvožilne linije, delovala učinkoviteje zaradi povprečenja njenih parametrov pri delovanju na več pasovih. Antena resonančne dolžine bo nujno imela vhodno impedanco več kOhmov na nekem amaterskem pasu, tj. na njegovem vhodu bo napetostno vozlišče, ki lahko zaplete ujemanje zatiča z daljnovodom in nato z ujemajočo napravo na resonančnem območju. Ker je število zagovornikov resonančnih in neresonančnih večpasovnih bičnih anten skoraj enako, bomo analizirali obe možnosti.

Klasično neresonančno zasnovo večpasovne navpične palice je treba prepoznati kot anteno WB6AAM. Ta antena in njene protiuteži so dolge 6,1 metra. Tabela 1 prikazuje vrednosti ojačanja te antene glede na četrtvalovni monopolni vibrator, ki deluje na primerjanem območju.

Tabela 1
Kot je razvidno iz te tabele, so parametri te antene zelo dobri na območju 6-20 metrov, zadovoljivi pri delovanju na območju 30-50 metrov, anteno pa lahko uporabljate za pomožno delovanje na območju 80 metrov. Podan je opis neresonančne antene z dolžino navpičnega dela in protiutežmi 6,7 metra. Očitno se parametri nekoliko razlikujejo od antene WB6AAM in praktično ni razlike, katera dolžina antene je izbrana - 6,1 ali 6,7 metra, vse je odvisno le od enostavnosti uporabe določenih materialov za izdelavo antene.

Antena, ki deluje v resonančnem načinu na pasovih 10 in 20 metrov z višino navpičnega odseka in dolžino protiuteži 508 cm. Ta antena deluje manj učinkovito kot antena WB6AAM zaradi dejstva, da je njena višina nekoliko manjša. Antena z navpično dolžino 10 metrov in tremi protiutežmi.

Zaradi sorazmerno velike dolžine navpičnega dela lahko ta antena deluje ne samo na razponih 10-80 metrov, kot je navedeno v njenem opisu, ampak tudi na razponu 160 metrov. Njeno ojačenje bo približno enkrat in pol večje kot pri navpični anteni WB6AAM (glej tabelo 1) in seveda, če je dovolj prostora za anteno in materiale, je bolje uporabiti anteno z navpičnim delom dolžine 10 metrov.

Dvožilni prenosni vod za napajanje anten tega tipa je lahko domač, lahko uporabite standardni trakasti kabel, na primer tipa CATV. Kadar dovedena moč antene ne presega 100 W, lahko kot daljnovod uporabimo telefonsko žico TRP, med radioamaterji bolj znano kot rezanci. Na žalost pri delovanju v atmosferskih pogojih TRP običajno odpove po nekaj letih zaradi uničenja izolacije.

Ravno zaradi pomanjkanja odprtih daljnovodov se radioamaterji trudijo takšno anteno napajati preko koaksialnega kabla z različnimi prilagodilnimi napravami, ki se nahajajo neposredno na zatiču antene. Najuspešnejši tak sporazum je predlagal UA1DZ.

Trenutno je med radijskimi amaterji razširjena tako imenovana bična antena, ki proizvaja enakomerno sevanje v vodoravni ravnini.

Bična antena

Je enostaven za izdelavo in se dobro prilega kablu z karakteristično impedanco 72 ohmov (slika 1). Za izdelavo antene (na 38-40 MHz) potrebujete aluminijasto cev (steklo) dolžine 1,86 m in premera 25 do 40 mm in; zatič (poln ali votel) enake dolžine.

Kot zatič lahko uporabite aluminijasto cev s premerom 12 mm. Steklo je izdelano iz kosa duralumin cevi s premerom 30 mm.

riž. 1. Zasnova bične antene. 1 - zatič; 2 — izolator (pleksi steklo); 3 - stičišče kabelske pletenice s steklom; 4 - steklo; 5 - kabel (R valovi 70 - 75 ohmov); 6 - čep.

Zatič mora biti pritrjen v čep iz organskega stekla, v katerega je predhodno izvrtana luknja po premeru zatiča. Osrednje jedro kabla je trdno prispajkano na zatič, kabelski plašč pa je v zgornjem delu varno povezan s steklom.

Ko so izvedene vse potrebne povezave, se na zatič natakne čep, ki se nato z velikim trenjem zabije v cev.

Za zaščito pred vdorom vode je potrebno okolico zatiča zaliti s smolo (iz galvanskih elementov). V tem primeru je treba zagotoviti, da "pas" smole ni preširok, sicer bo to močno poslabšalo izolacijske lastnosti plute.

V nobenem primeru ne napolnite celotne površine vtiča s smolo, saj je smola slab izolator za visokofrekvenčne tokove. Če je zatič izdelan iz cevi, mora biti zgornja luknja tesno zaprta s čepom, po možnosti gumijastim.

Četrtvalovna antena

Če za izdelavo stekla ni potrebna cev, lahko uporabite četrtvalovno anteno (pin) z nagnjenimi elementi. Zasnova takšne antene je razvidna iz sl. 2.

Nagnjeni elementi so izdelani iz najdebelejše možne bakrene žice (2,5-3 mm) in so tako rekoč nadaljevanje vpetih žic zgornjega sloja, vendar so od njih izolirani z dvema izolatorjema iz matice. Kot podajalnik je treba uporabiti koaksialni kabel z karakteristično impedanco 70-75 ohmov.

riž. 2. Bična antena z nagnjenimi elementi. 1 - izolator; 2 — cev jambora; 3 - nagnjeni elementi; 4 - izolatorji.

Ujemanje antene s podajalnikom se doseže s spreminjanjem dolžine palice in nagnjenih elementov v območju od 94 do 100% četrtine valovne dolžine.

Vendar je treba opozoriti, da je sprememba vhodne impedance antene zaradi spreminjanja dolžine elementov nepomembna. Zato lahko dolžino elementov takoj vzamemo za 0,97 1/4 lambda.

Osrednje jedro kabla je povezano z zatičem, plašč pa je povezan z elementi sloja. Cev jambora ne sme biti električno povezana z anteno.

Antena z zanko in ozemljenim križem

Od vseh bičnih anten je najboljša antena z zanko in ozemljenim križem. Antena z ozemljenim križem seva pod rahlim kotom glede na obzorje, kar daje znatno povečanje dosega pri delovanju s zemeljskim valom.

Zaradi tega je malo uporaben za komunikacijo na zelo velike razdalje, ko pride do odboja od ionizirane plasti.

Na sl. Slika 3 prikazuje diagram antene z dimenzijami vseh njenih elementov za frekvenco 39-144 MHz. Pin 1 in križ 2 sta med seboj povezana preko kabla 3, katerega osrednji vodnik je na drugem koncu povezan s pletenico kabla (točka a). Tako je tudi nožica 1 ozemljena skozi zanko.

riž. 3. Bična antena z zanko in ozemljenim križem. 1 - zatič; 2 — vodoravni elementi: 3 — vlak; 4 - podajalnik iz kabla z značilno impedanco 70 - 75 Ohmov; 5— jamborna cev. Za območje 38 - 40 MHz: D - 20 mm, h -1695 mm, l1 - 1830 mm, l2 - 550 mm za območje 144 - 146 MHz, D - 15 mm, h - 440 mm, I1 = 484 mm, l2 = 142 mm.

Napajalnik je s centralnim jedrom povezan s čepom in hkrati s centralnim vodnikom zanke. Lupini podajalnika in zanke sta med seboj povezani v točki b.

Antena je nameščena na dobro ozemljeno vodovodno ali plinsko cev. Elementi antene so izdelani iz kovinskih palic ali cevi enakega premera (na primer 12 ali 15 mm).

Vertikalna bična antena

Druga vrsta navpične bične antene je prikazana na sl. 4. Antena je sestavljena iz zatiča 1 in manšete 3, ki sta nameščena na vrhu jamborne cevi 4.

Zatič je priporočljivo izdelati iz bakra ali aluminija, manšeto pa iz navadne jeklene cevi s premerom, ki je nekoliko večji od premera droga.

Če ni ustrezne cevi, je lahko manšeta izdelana iz sistema razmeroma tankih žic, ki se nahajajo na površini valja okoli jambora. Konci žic so spajkani na obroče.

riž. 4. Manšetna antena. 1 - izolator; 2 - manšeta; 3 - izolator; 4 — jamborna cev.

Takšna antena zagotavlja 2-kratni dobiček (v navpični ravnini).

Antena se dobro prilega koaksialnemu kablu z karakteristično impedanco 72-75 ohmov, medtem ko mora biti dolžina manšete 0,99 1/4 lambda in zatiča - 0,94 1/4 lambda.

Za 52-ohmski kabel velja, da je dolžina manšete 0,98 1/4 lambda, dolžina nožice pa 0,95 1/4 lambda. Koordinacija se doseže z rahlimi spremembami dolžine zatiča, predvsem pa z manšeto. Dimenzije manšete so zelo kritične.

Vsak brezžični usmerjevalnik, dostopna točka ali samo brezžični adapter je opremljen z anteno. Poleg tega je lahko odstranljiv ali stacionaren. Hkrati maloprodajna mreža ponuja precej veliko število alternativnih anten za naprave Wi-Fi. Pojavi se naravno vprašanje: zakaj potrebujemo druge antene (in praviloma ne poceni), če je katera koli naprava Wi-Fi že opremljena z anteno? Odgovor se zdi očiten: daljša ko je antena, bolje je. Dovolj je, da se spomnimo uglašenih avtomobilov z zatemnjenimi stekli, ki niso opremljeni z eno, ampak več dolgimi antenami za ribiške palice. Vendar ... ne hitite s sklepi. Poglejte pobliže, kdo vozi tiste šestice z zatemnjenimi stekli, in neizogibno boste začeli dvomiti, da velikost kaj pomeni. Kot je rekel baron Munchausen, »resna mimika ni znak inteligence. Nasmejte se, gospodje, nasmejte se."

Paradoks je v tem, da se vse antene, tudi če njihova cena presega 100 dolarjev, nekako razlikujejo od tistih, ki so priložene kompletu.

V tem članku bomo poskušali ugotoviti, zakaj so antene sploh potrebne, kakšne antene Wi-Fi obstajajo in kakšne so njihove tehnične lastnosti, poleg tega pa bomo pregledali antene Wi-Fi, ki jih je mogoče kupiti v ruskih trgovinah.

Zakaj so potrebne antene?

Da bi odgovorili na to preprosto vprašanje, vam ni treba biti strokovnjak na področju radijske tehnike. Vsi vedo, da brez antene ne moreta delovati niti radio niti TV. Prav tako brezžična dostopna točka, ki v tem primeru deluje hkrati kot sprejemnik in oddajnik, ne bo delovala brez antene. Antena je hkrati oddajnik in sprejemnik radijskih valov. Konfiguracija antene določa območje pokritosti brezžične dostopne točke, to je območje, kjer dostopna točka oddaja signal, ki ga lahko sprejmejo drugi odjemalci v brezžičnem omrežju. Poudarjamo: območje pokritosti brezžične dostopne točke je določeno natančno z zasnovo in ne z velikostjo antene, zato načelo "dlje, bolje" v tem primeru ne velja.

Glavna težava večine standardnih anten, torej anten, ki so priložene brezžičnim dostopnim točkam, je, da nimajo dovolj velikega območja pokrivanja. Na primer, če v sobi (pisarni) ena dostopna točka lahko zagotovi zanesljivo delovanje brezžičnih odjemalcev, potem ne morete računati na stabilno komunikacijo z odjemalcem, ki se nahaja za steno. In vsaka dostopna točka ne more "prebiti" dveh sten.

Zdi se, da je težava enostavno rešljiva - dovolj je, da kupite dostopno točko z večjo močjo oddajnika. Vendar pa ni vse tako preprosto. Dejstvo je, da je prenosna moč naprav Wi-Fi strogo regulirana. Zlasti v frekvenčnem območju od 2400 do 2483,5 MHz (frekvenčno območje naprav Wi-Fi) je za ustvarjanje radijskih omrežij na podlagi brez licence dovoljeno uporabljati oddajnike z močjo sevanja, ki je enaka izotropno sevani moči (EIRP). (pomen tega izraza bomo razložili še naprej), - ne več kot 100 mW. Če je ta indikator presežen, je potrebno pridobiti dovoljenje Ministrstva za komunikacije za ustvarjanje in upravljanje oddelčnega radijskega omrežja za prenos podatkov. V skladu s tem dostopne točke in brezžični adapterji z močjo prenosa več kot 100 mW, kar je enako 20 dBm (o tem, kako so te enote povezane med seboj, bomo govorili tudi malo kasneje), preprosto niso v prodaji.

Torej imajo vse dostopne točke in brezžični adapterji enako moč oddajnika, zato je edini način za povečanje območja pokritosti brezžičnega omrežja uporaba posebnih anten namesto tradicionalnih standardnih.

Povečanje območja pokritosti brezžičnega omrežja je le ena od funkcij anten za naprave Wi-Fi. Druga, nič manj pomembna lastnost je, da vam omogočajo spreminjanje oblike območja pokritosti in s tem večjo varnost vašega brezžičnega omrežja. Standardne antene oddajajo signal enakomerno v vse smeri (v vodoravni ravnini), in če dostopno točko s takšno anteno postavite ob steno v prostoru, se signal razširi ne le po vašem stanovanju, ampak tudi preko stene do tvoj sosed. To mu bo seveda omogočilo ne le hitro zaznavanje vašega brezžičnega omrežja, ampak tudi poskus napada nanj. Poleg tega, če doma vaš sosed verjetno ne bo imel lastnega brezžičnega omrežja ali vsaj prenosnika z brezžičnim adapterjem, potem je v poslovni stavbi, kjer je več pisarn različnih podjetij v istem nadstropju, ta situacija povsem resnična. Zato bomo s sosedi razumeli sosede ne samo v stanovanju, ampak tudi v pisarni.

Da jih ne bi zapeljali v skušnjavo in zaščitili svoje brezžično omrežje pred zunanjimi vdori, lahko uporabite posebne usmerjene antene, ki oddajajo signal pretežno v eno smer. To bo omogočilo povečanje obsega širjenja signala v tej smeri in oslabitev ali blokiranje širjenja signala v drugih smereh. V tem primeru je razlika med navadno anteno, ki seva enakomerno v vse smeri, in usmerjeno anteno približno enaka kot med žarnico in svetilko. Predstavljajte si, da žarnica osvetljuje prostor. Svetloba iz njega se širi približno enakomerno v vse smeri, zaradi česar je prostor svetel. Lahko pa isto žarnico vstavite v lanterno ali za njo preprosto namestite zrcalni reflektor. V tem primeru dobimo usmerjeno širjenje svetlobe. Takšen žarek ne bo osvetlil celotnega prostora, je pa sposoben prenesti svetlobo na veliko večjo razdaljo. To je isti princip, po katerem delujejo zunanje antene.

Značilnosti antene

Ena najpomembnejših lastnosti antene je ojačanje. Pogosto ime tega parametra vodi do napačne domneve, da so antene sposobne ojačati signal. V resnici ni tako - če je moč oddajnika na primer 50 mW, bo moč oddanega signala enaka, ne glede na to, kakšno anteno namestimo. Dejstvo je, da so vse tovrstne antene pasivne naprave in preprosto nimajo kje vzeti energije za ojačanje oddanega signala. Toda kaj potem pomeni pridobitev? Da bi odgovorili na to vprašanje, se najprej seznanimo s tako pomembnima konceptoma, kot sta idealni izotropni sevalnik in sevalni vzorec antene.

Izotropni oddajnik

Antene sevajo energijo v obliki elektromagnetnega valovanja v vse smeri. Vendar učinkovitost prenosa signala za različne smeri morda ni enaka in je označena z vzorcem sevanja.

Za oceno učinkovitosti prenosa signala v različnih smereh je bil uveden koncept izotropnega oddajnika ali izotropne antene.

Izotropni oddajnik je idealen točkovni vir elektromagnetnega valovanja, ki oddaja enakomerno v vse smeri. Če si mentalno predstavljate kroglo s središčem, ki sovpada z izotropnim oddajnikom, bo gostota energije, ki jo oddaja izotropni vir, enaka na kateri koli točki takšne krogle. Zato pravijo, da izotropni oddajnik tvori sferično polje, ki je enotno po energijski gostoti. Izotropni sevalci v naravi ne obstajajo. Vsaka oddajna antena, tudi najpreprostejša, seva energijo neenakomerno - v neko smer je njeno sevanje največje. Izotropni oddajnik se obravnava izključno kot referenčni oddajnik, s katerim je priročno primerjati vse druge antene.

Diagram sevanja antene

Usmerjene lastnosti anten so običajno določene z odvisnostjo jakosti polja, ki ga oddaja antena, od smeri. Grafični prikaz tega odnosa se imenuje vzorec sevanja antene. Tridimenzionalni vzorec sevanja je prikazan kot površina, ki jo opisuje vektor radija, ki izhaja iz izvora, katerega dolžina v eno ali drugo smer je sorazmerna z energijo, ki jo oddaja antena v tej smeri. Poleg tridimenzionalnih diagramov se pogosto upoštevajo dvodimenzionalni diagrami, ki so zgrajeni za vodoravno in navpično ravnino.

V tem primeru ima sevalni vzorec obliko sklenjene črte v polarnem koordinatnem sistemu, zgrajen tako, da je razdalja od antene (središče diagrama) do katere koli točke na sevalnem vzorcu neposredno sorazmerna z energije, ki jo antena oddaja v določeni smeri.

Pri izotropni anteni, ki seva energijo enako v vse smeri, je sevalni vzorec krogla, katere središče sovpada s položajem izotropnega oddajnika, horizontalni in navpični vzorci sevanja izotropnega oddajnika pa sta oblikovana kot krog.

Pri usmerjenih antenah lahko v vzorcu sevanja ločimo tako imenovane režnje, to je smeri prednostnega sevanja. Smer največjega sevanja anten imenujemo glavna smer; ustrezen cvetni list je glavni; preostali režnji so stranski, sevalni rež v smeri, ki je nasprotna glavni smeri, pa se imenuje zadnji rež vzorca sevanja antene. Smeri, v katerih antena ne sprejema ali seva, se imenujejo ničelni vzorec sevanja.

Vzorec sevanja je običajno označen tudi s širino, ki jo razumemo kot kot, znotraj katerega se ojačanje zmanjša glede na maksimum za največ 3 dB. Skoraj vedno sta ojačenje in širina diagrama medsebojno povezana: večje kot je ojačenje, tem pri isti diagram in obratno.

Dobiček antene

Torej, ko smo pridobili razumevanje tako pomembnih konceptov, kot sta idealni izotropni točkovni oddajnik in sevalni vzorec antene, lahko oblikujemo koncept antenskega ojačanja.

Dobiček antene določa, za koliko decibelov je gostota energijskega toka, ki ga oddaja antena v določeni smeri, večja od gostote energijskega toka, ki bi bila zabeležena, če bi uporabili izotropno anteno. Dobiček antene se meri v tako imenovanih izotropnih decibelih (dBi ali dBi).

Spomnimo se, da se v fiziki moč običajno meri v vatih (W). Vendar se v komunikacijski teoriji decibeli (dB) pogosteje uporabljajo za merjenje moči signala. Ta merska enota je logaritemska in se lahko uporablja le za primerjavo istoimenskih fizikalnih veličin. Na primer, če primerjate dve vrednosti A in B enako fizikalno količino, nato pa razmerje A/B kaže, kolikokrat je ena količina večja od druge. Če upoštevamo decimalni logaritem istega razmerja, dobimo primerjavo teh količin, izraženih v belih (B), izraz 10log(A/B) pa določa primerjavo teh količin v decibelih (dB). Na primer, če rečejo, da je ena količina 20 dB večja od druge, potem to pomeni, da je 100-krat večja od druge.

Decibeli se uporabljajo ne samo za primerjavo vrednosti, ampak tudi za izražanje absolutnih vrednosti. Za to se kot vrednost, s katero se primerja, vzame določena referenčna vrednost. Na primer, za izražanje absolutne vrednosti moči signala v decibelih se kot referenca vzame moč 1 mW in raven moči se primerja v decibelih z močjo 1 mW. Ta merska enota se imenuje decibel na milivat (dBm) in kaže, za koliko decibelov je moč izmerjenega signala večja od moči 1 mW.

Torej, če je ojačanje antene v določeni smeri 5 dBi, potem to pomeni, da je v tej smeri moč sevanja 5 dB (3,16-krat) večja od moči sevanja idealne izotropne antene. Seveda povečanje moči signala v eni smeri povzroči zmanjšanje moči v drugih smereh.

Seveda, ko pravijo, da je ojačanje antene 10 dBi, mislijo na smer, v kateri je dosežena največja moč sevanja (glavni reženj sevalnega vzorca).

Če poznamo ojačanje antene in moč oddajnika, je enostavno izračunati moč signala v smeri glavnega režnja sevalnega vzorca. Torej, pri uporabi brezžične dostopne točke z močjo oddajnika 20 dBm (100 mW) in usmerjeno anteno z ojačanjem 10 dBi bo moč signala v smeri največjega ojačanja 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm ( 1000 mW), to je 10-krat več kot v primeru uporabe izotropne antene.

Vrste anten za naprave Wi-Fi

Glede na uporabo lahko vse antene za Wi-Fi naprave razdelimo v dva velika razreda: antene za zunanjo uporabo in antene za notranjo uporabo. Te antene se razlikujejo predvsem po dimenzijah in ojačanju. Seveda so antene za zunanjo uporabo večje in zahtevajo obliko pritrditve na steno hiše ali na navpični drog. Visok dobiček v takšnih antenah je dosežen zaradi majhne širine vzorca sevanja (glavni reženj). Zunanje antene se običajno uporabljajo za povezavo dveh brezžičnih omrežij, ki se nahajata na veliki razdalji drug od drugega. Dve takšni anteni sta nameščeni v vidnem območju in v tem primeru je pomembno, da se vsaka od njiju nahaja v območju glavnega režnja sevalnega vzorca druge antene.

Antene za notranjo uporabo so manjše in imajo nižji ojačanje. Takšne antene so nameščene na mizi ali pritrjene na steno ali neposredno na dostopno točko.

Antene lahko priključite na samo dostopno točko neposredno ali s kablom. V tem primeru je na voljo poseben miniaturni priključek SMA za priključitev antene ali kabla na dostopno točko. Dostopne točke uporabljajo moški priključek, sama antena ali antenski kabel pa ženski priključek.

Za priključitev zunanje antene na kabel lahko uporabite druge vrste visokofrekvenčnih konektorjev - najpogosteje je to konektor tipa N.

Bična antena

Vse dostopne točke 802.11b/g so opremljene s standardnimi miniaturnimi bičastimi antenami, ki so lahko odstranljive ali fiksne. Bična antena je najpreprostejša možnost antene. Pogosto se imenuje tudi asimetrični vibrator.

Če je bična antena postavljena navpično, bo v vodoravni ravnini enakomerno sevala energijo v vse smeri, zato je v vodoravni ravnini takšna antena vsesmerna in seveda ni treba govoriti o prednostnem sevanju v določeni smeri. Hkrati taka antena seva neenakomerno v navpični ravnini. Zlasti vzdolž osi antene sploh ni sevanja. Zato je tudi pri najpreprostejši bični anteni mogoče prepoznati smeri, ki ustrezajo največjemu ojačanju. Pri bičnih antenah je največje ojačenje doseženo v ravnini, ki je pravokotna na anteno in poteka skozi njeno sredino.

Če razstavite standardno bično anteno, se v večini primerov izkaže, da je dolžina njenega aktivnega dela le 31 mm. Seveda ta dolžina ni bila izbrana naključno. Dejstvo je, da je frekvenčno območje za naprave Wi-Fi od 2400 do 2473 MHz. V skladu s tem se valovna dolžina emisije spreminja od 12,12 do 12,49 cm, četrtina valovne dolžine pa je približno 31 mm. To pomeni, da je v večini primerov dolžina bične antene enaka četrtini valovne dolžine sevanja.

Tridimenzionalni vzorec sevanja ter horizontalni in vertikalni vzorec sevanja takšne antene so prikazani na sl. 1.

Upoštevajte, da je zaradi izotropne narave sevanja bične antene v vodoravni ravnini optimalno namestiti dostopno točko s takšno anteno v središču pisarne ali stanovanja, da bi čim bolj pokrili celoten prostor stanovanja. ali pisarna z brezžičnim omrežjem.

Bična antena s pravokotnim reflektorjem

Zasnova bične antene se lahko nekoliko izboljša z uporabo reflektorja, pravokotnega na anteno - kovinske površine (zaslon), ki deluje kot idealna ozemljitvena površina. Takšne antene industrija ne proizvaja (vsaj komercialno ni na voljo), vendar takšne antene ni težko narediti sam.

Tridimenzionalni vzorec sevanja ter horizontalni in vertikalni vzorec sevanja četrtvalovne bične antene s pravokotnim reflektorjem so prikazani na sl. 2.

Pri dolžini antene 1/4 l je v primeru idealnega neskončnega reflektorja največje ojačenje 5,18 dBi, pri enaki anteni brez reflektorja pa največje ojačenje le 1,73 dBi.

Tako kot pri običajni bični anteni je najbolj priporočljiva namestitev bične antene s pravokotnim reflektorjem v središču prostora (stanovanja ali pisarne).

Bična antena z vzporednim reflektorjem

Drug način za spreminjanje bične antene je uporaba reflektorja, ki je vzporeden z anteno in ne pravokoten. V tem primeru se njegov vzorec sevanja bistveno spremeni in v vodoravni ravnini takšna antena preneha biti izotropna.

Vrsta sevalnega vzorca v vodoravni ravnini (v ravnini, ki je pravokotna na anteno) je odvisna tako od velikosti same antene kot od razdalje med anteno in reflektorjem.

Na sl. Slika 3 prikazuje tridimenzionalni diagram sevanja ter horizontalni in vertikalni diagram sevanja četrtvalovne bične antene s paralelnim reflektorjem na razdalji med anteno in reflektorjem 1/4 l (31 mm).

Pri dolžini antene 1/4 l v primeru idealnega neskončnega reflektorja, ki se nahaja na razdalji 1/4 l od antene, je največje ojačenje 7,17 dBi. Takšno anteno je priporočljivo postaviti blizu stene.

Primeri anten

Seveda bične antene, ki smo jih opisali, čeprav so najpogostejše za naprave Wi-Fi, ne zagotavljajo celotne raznolikosti možnih zasnov anten Wi-Fi. Na internetu lahko najdete več kot en specializiran vir, namenjen domačim antenam za frekvenčno območje 2,4 GHz. Sem spadajo različne različice anten iz pločevink, pa antene, kot je simetrični polvalovni vibrator z reflektorjem, pa antene z bikvadnim četrtvalovnim oddajnikom in reflektorjem, pa spiralne antene in razne Yagi antene itd. opis vseh razpoložljivih anten ne bi zahteval ločenega članka, ampak celotno knjigo. Zasledujemo nekoliko drugačen cilj, zato bomo naslednjič razmislili o tistih antenah Wi-Fi, ki jih je mogoče kupiti v ruskih trgovinah.

TP-Link TL-ANT2406A

TP-Linkova mini usmerjena antena TL-ANT2406A je zasnovana za uporabo v zaprtih prostorih. Antena ima priročno stojalo, ki omogoča montažo na steno, namestitev na mizo ali pritrditev na ploščo ohišja računalnika s pomočjo magnetov, ki se nahajajo na njenem dnu.

Za povezavo antene z dostopno točko se uporablja 50-ohmski kabel dolžine 1 m, opremljen s priključkom SMA.

Glede na tehnično dokumentacijo ima antena TL-ANT2406A ojačanje 6 dBi.

Proizvajalec to anteno uvršča med različice antene Yagi, kar se nam je zdelo malo čudno. Yagi antena ali antena Yagi ali antena Uda-Yagi (ime izhaja iz imen dveh japonskih izumiteljev - Hidetsugu Yagi in Shintaro Uda) ali antena valovnega kanala je usmerjena antena v obliki niza vzporednih linearnih električni vibratorji z dolžino blizu polovice valovne dolžine sevanja (sprejem), ki se nahajajo v isti ravnini vzdolž črte, ki sovpada s smerjo največjega sevanja (sprejem). In če uporabimo to posebno definicijo antene Yagi, potem zasnova TL-ANT2406A na noben način ne ustreza temu. Na splošno se je izkazalo, da je anteno TL-ANT2406A precej težko razvrstiti. Kot oddajni (sprejemni) element uporablja pravokotno kovinsko ravnino dimenzij 48 x 52 mm, v kateri so narejeni majhni zarezi (slika 4), sama oddajna ravnina pa se nahaja na razdalji 4 mm od pravokotnega reflektorskega zaslona, ​​tj. katerega dimenzije sovpadajo z dimenzijami oddajnika. Osrednje jedro koaksialnega kabla je povezano z oddajnikom, pletenica kabla pa z zaslonom.

riž. 4. Diagram antene TL-ANT2406A

Maloprodajna cena takšne antene je 1100 rubljev.

TP-Link TL-ANT2409A

Miniaturna usmerjena antena TP-Link TL-ANT2409A je, kot izhaja iz napisa na embalaži, namenjena zunanji uporabi, kar se nam je zdelo precej nenavadno, saj je po svojih dimenzijah bolj primerna za uporabo v zaprtih prostorih. In deklarirano ojačenje 9 dBi je bolj verjetno, da ustreza antenam za notranjo uporabo.

Ohišje antene omogoča namestitev na steno ali vodoravni drog, za kar so v kompletu priloženi posebni pritrdilni nosilci in sponke.

Za priključitev antene na dostopno točko se uporablja 50-ohmski kabel, opremljen s priključkom SMA. Dolžina tega kabla je samo 1 m, kar morda spet ne zadošča za zunanje antene.

Dodati je treba, da proizvajalec to anteno razvršča kot vrsto antene Yagi. Na splošno se zdi, da TP-Link vsako usmerjeno anteno obravnava kot različico antene Yagi. Vendar proizvajalec ve bolje.

Notranja zasnova antene je precej preprosta. Nad kvadratnim ozemljenim zaslonom dimenzij 90x90 mm je na višini 7 mm nameščen sevalni element v obliki kovinskega pravokotnika dimenzij 44x54 mm. Povezava sevalnega elementa s koaksialnim kablom je izvedena na hrbtni strani zaslona, ​​​​za povezovanje podajalnika z anteno pa se uporablja metaliziran trak določene konfiguracije. Antensko vezje TL-ANT2409A je prikazano na sl. 5.

riž. 5. Diagram antene TL-ANT2409A

Maloprodajna cena te antene je 1490 rubljev.

TP-Link TL-ANT2414A

Usmerjena antena TP-Link TL-ANT2414A je namenjena tudi zunanji uporabi. Vendar pa dimenzije te antene omogočajo namestitev v zaprtih prostorih. Ohišje antene omogoča namestitev na steno ali vodoravni drog, za kar so v kompletu priloženi posebni pritrdilni nosilci in sponke.

Za povezavo antene z dostopno točko se uporablja 50-ohmski kabel dolžine 1 m, opremljen s priključkom SMA. Kot smo že omenili, za zunanje antene dolžina kabla 1 m morda ne bo dovolj.

Glede na tehnično dokumentacijo ima antena TL-ANT2414A ojačanje 14 dBi. Proizvajalec jo uvršča med možnost antene Yagi. Vendar se ne bomo poglabljali v tankosti terminologije, ampak raje poglejmo, kako je ta antena zasnovana.

Nad kovinsko ozemljenim kvadratnim zaslonom (metaliziran tekstolit) dimenzij 210x210 mm je v dveh vrstah nameščenih osem sevalnih elementov, ki so kovinski pravokotniki dimenzij 30x58 mm. Razdalja med sevalnimi elementi in zaslonom je 7 mm. Napajalnik je povezan s sevalnimi elementi z zadnje strani zaslona.

Diagram antene TP-Link TL-ANT2414A je prikazan na sl. 6.

riž. 6. Diagram antene TL-ANT2414A

Kot lahko vidite, pri oblikovanju te antene ni nič zapletenega in ni težko narediti sami. Presenečeni smo lahko samo nad stroški - maloprodajna cena te antene je 3.150 rubljev.

D-Link ANT24-0700

Antena D-Link ANT24-0700 je možnost bične antene za uporabo v zaprtih prostorih. Kot vsaka bična antena je tudi ANT24-0700 vsesmerna (izotropna) v vodoravni ravnini, vendar se od standardnih bičnih anten, ki so priložene večini dostopnih točk, razlikuje po visokem ojačanju 7 dBi.

Antena
D-Link ANT24-0700

Ta antena ima priročno stojalo, ki omogoča namestitev antene na vodoravno površino, montažo na steno in tudi pritrditev na ohišje računalnika z vgrajenimi magneti. Pri pritrditvi stojala za anteno na steno je možno spremeniti kot antene. Antena je povezana z dostopno točko s 50-ohmskim kablom dolžine 1,5 m s priključki SMA. Poleg tega je možno neposredno priključiti anteno na dostopno točko (brez uporabe kabla).

Višina antene (vključno z osnovo) je 326 mm, premer njenega stebra pa 9 mm.

Na žalost je antena D-Link ANT24-0700 (kot vse bične antene) neločljiva. To je, seveda, lahko ga razstavite, vendar le enkrat za vselej. Zato se nismo mogli seznaniti z notranjo zasnovo antene, torej ugotoviti dolžino samega vibratorja. Edino, kar je o tej anteni znano iz tehnične dokumentacije, razen ojačanja, je širina sevalnega vzorca v navpični ravnini, ki znaša 24°. No, širina sevalnega vzorca v vodoravni ravnini je, kot pri vsaki bični anteni, 360°.

Povprečna maloprodajna cena te antene je približno 800 rubljev.

D-Link DWL-R60AT

Usmerjena antena D-Link DWL-R60AT je zasnovana za uporabo v zaprtih prostorih. Spada v kategorijo miniaturnih panelnih anten - njene dimenzije so le 80x85x12,8 mm. Antena omogoča neposredno (brez uporabe kabla) povezavo z dostopno točko preko SMA priključka.

Glede na tehnično dokumentacijo ima antena D-Link DWL-R60AT ojačanje 6 dBi. Poleg tega je znano, da je širina sevalnega vzorca v navpični ravnini 90°, širina sevalnega vzorca v vodoravni ravnini pa 60°.

Notranja zasnova te antene je precej preprosta in se malo razlikuje od zasnove antene TP-Link TL-ANT2409A. Nad kovinskim ozemljenim kvadratnim zaslonom dimenzij 70x70 mm je na višini 4,5 mm nameščen sevalni element, ki je kovinski pravokotnik dimenzij 49x52 mm. Napajalnik je povezan s sevalnimi elementi z zadnje strani zaslona.

Diagram antene D-Link DWL-R60AT je prikazan na sl. 7.

riž. 7. Diagram antene D-Link DWL-R60AT

Kot lahko vidite, je zasnova te antene izjemno preprosta in po želji jo lahko preprosto naredite sami. Če pa takšne želje ni, potem lahko to anteno kupite za samo 410 rubljev.

D-Link ANT24-1800

Panelna antena D-Link ANT24-1800 je namenjena zunanji uporabi. Njegov glavni namen je zagotoviti brezžično povezavo med dvema stacionarnima dostopnima točkama, oddaljenima druga od druge. Po podatkih potnega lista ta antena zagotavlja komunikacijo na razdalji do 8 km pri hitrosti povezave 1 Mbit/s in na razdalji do 3 km pri hitrosti povezave 11 Mbit/s.

Njegove dimenzije so 360x360x16 mm. Anteni so priloženi pritrdilni nosilci, ki vam omogočajo montažo na navpično steno ali drog (slika 8).

riž. 8. Nosilci za namestitev antene
D-Link ANT24-1800

Ohišje antene je vodotesno - vsi šivi so obdelani s tesnilom.

Glede na podatke o potnem listu je ojačanje te antene 18 dBi. Tako visoka vrednost je dosežena zaradi ozkega diagrama sevanja antene - njegova širina v navpični in vodoravni ravnini je le 15 °.

Za priključitev kabla na anteno se uporablja konektor tipa N ("ženski"). Poleg tega komplet vsebuje 0,5 m kabel s konektorji tipa N in SMA. Dolžina tega kabla seveda ni dovolj za priključitev antene na dostopno točko, zato je v kompletu tudi adapter s konektorji tipa N (ženski na moški) za priključitev podaljška, ki ni v kompletu ( Slika 9).

riž. 9. Adapter tipa N
("mati oče")

Žal te antene ni bilo mogoče odpreti, ne da bi poškodovali njeno tesnilo. Vendar pa je enostavno uganiti, da bo njegova zasnova podobna anteni TL-ANT2414A. Razlike so lahko le v številu in velikosti pravokotnih oddajnikov.

Na koncu dodamo, da se maloprodajna cena antene D-Link ANT24-1800 giblje od 3400 do 4400 rubljev.

Zaključek

Torej, po upoštevanju več modelov anten, lahko trdimo, da so vse usmerjene antene zasnovane približno enako in zelo preprosto. Če je antena plošča, potem njena zasnova vključuje zaslon in radiator, izdelan v obliki pravokotnika in nameščen na določeni razdalji od zaslona. Razlike med antenama so le v velikosti oddajnika in zaslona ter razdalji med njima. Antene za notranjo uporabo imajo en sam oddajnik, antene za zunanjo uporabo pa lahko vsebujejo več oddajnikov.

Ugotavljamo tudi, da so stroški vseh anten očitno precenjeni - ni zelo jasno, zakaj morate plačati toliko denarja za dva kosa pločevine.