anteny wlan.pdf

Poradnik Instalatora. Więcej na witrynie www.dipol.com.pl

Parametry anten WLAN

Dobór anten do sieci WLAN wymaga zrozumienia, co

kryje się za ich parametrami:

– charakterystyka promieniowania – opisuje wartość

natężenia pola dla różnych kierunków promieniowania

anteny, określony w tej samej odległości od anteny

– zysk anteny – mówi ile razy moc promieniowana przez

antenę jest większa od mocy promieniowanej przez

antenę wzorcową. Zazwyczaj anteną wzorcową jest

antena izotropowa (bezkierunkowa),

– impedancja anteny – obciążenie jakie reprezentuje

antena,

– polaryzacja – płaszczyzna, w której zmienia się pole

elektryczne,

– pasmo – zakres częstotliwości w którym antena

zachowuje nominalne parametry.

Charakterystyka promieniowania

anten

Zysk anteny

Zysk anteny określa zdolność anteny do kierunkowego

wypromieniowywania energii przez daną antenę w

porównaniu do anteny wzorcowej. Inaczej mówiąc, ten

parametr informuje nas, ile razy moc promieniowana

przez antenę w kierunku maksymalnego promieniowania

jest większa od mocy promieniowanej (przy tej samej

mocy doprowadzonej) anteny wzorcowej.

Zazwyczaj anteną wzorcową jest antena izotropowa

(bezkierunkowa) i wtedy zysk oznaczamy symbolem G dBi .

Gdy anteną odniesienia jest dipol półfalowy, wtedy zysk

oznaczamy G dBd .

Obie wielkości są związane zależnością:

G dBi = G dBd + 2,15.

Jeżeli energia z anteny wypromieniowywana jest w

każdym kierunku jednakowo, to jest antena o

charakterystyce dookolnej. Gdy energia jest

wypromieniowywana w określonym kierunku, mówimy o

antenie kierunkowej.

Szczególnym przypadkiem anteny dookolnej jest antena

izotropowa, której charakterystyka jest w kształcie kuli.

Antena izotropowa jest anteną wzorcową, czyli taką która

jest odniesieniem przy ocenie i pomiarach parametrów

anten rzeczywistych.

Typowym zastosowaniem anten dookolnych są stacje

bazowe czy punkty dostępowe. Większość anten

dookolnych pracuje z polaryzacją pionową, jednym z

wyjątków są anteny wyposażone w szczeliny z dwóch

stron falowodu, które pracują, podobnie jak zwykłe anteny

szczelinowe (z zestawem szczelin z jednej strony

falowodu), z polaryzacją poziomą. Warto pamiętać, że

anteny szczelinowe o przekroju falowodu około 10*2,5

cm mają polaryzacją pseudo dookolną (to znaczy po

bokach są luki w charakterystyce), dopiero zwiększenie

przekroju do około 10x5 cm powoduje, iż charakterystyka

jest zbliżona do dookolnej.

Oznacza to, iż zysk liczony względem anteny izotropowej

jest większy liczbowo niż względem anteny dipolowej,

dlatego producenci podają właśnie zysk G dBi , gdyż

przeciętny klient zawsze woli antenę o większym zysku.

Jeśli nie jest zaznaczone, względem czego jest obliczany

zysk, to jest on liczony w odniesieniu do anteny

izotropowej.

Impedancja anteny

Kolejny parametr, to impedancja anteny, czyli obciążenia

jakie przedstawia antena dla generatora (urządzenia

będącego źródłem sygnału). Impedancja anteny zależy od

geometrii anteny oraz od częstotliwości. Poza tym na

impedancję wpływa obecność innych anten i obiektów

znajdujących się w pobliżu. Z punktu widzenia

sprawności układu urządzenie-kabel-antena wymagane

jest, by wszystkie elementy toru transmisyjnego miały

taka samą impedancję. Tylko wtedy następuje przekazanie

całej (prawie, bo kable i złącza mają pewne tłumienie)

energii z urządzenia do anteny i jej wypromieniowanie. W

skrajnym przypadku duże niedopasowanie impedancji

może spowodować uszkodzenie urządzeń nadawczych.

Problem dotyczy urządzeń większej mocy (od kilku W).

W radiokomunikacji, generalnie, stosujemy urządzenia o

impedancji 50 omów.

Polaryzacja

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

Drgania fal elektromagnetycznych odbywają się w ściśle

określonych płaszczyznach. Fale elektromagnetyczne

mogą drgać zarówno w płaszczyźnie poziomej jak i

pionowej.

W przypadku gdy drgają tylko w jednej płaszczyźnie –

mówimy o polaryzacji liniowej – pionowej lub poziomej.

antena dookólna

antena izotropowa

antena kierunkowa

charakterystyki promieniowania anten

Gdy drgają w obu płaszczyznach – mówimy o polaryzacji

kołowej lub eliptycznej – prawoskrętnej i lewoskrętnej.

Dość często spotykane jest pojęcia polaryzacji

ortogonalnej, oznacza ono polaryzację przeciwną do

danej. Np. polaryzacje ortogonalne to pionowa i pozioma

czy prawoskrętna i lewoskrętna. Warto pamiętać, że choć

antena nadaje w jednej polaryzacji to na skutek odbić i

przejść przez obiekty sferyczne następują zmiany

polaryzacji, wskutek czego do anteny odbiorczej

dochodzą fale w obu polaryzacjach. To zjawisko

ogranicza możliwość niezależnej pracy dwóch systemów

w jednym kanale, nadających na polaryzacji ortogonalnej.

Pasmo

Pasmo anteny to zakres częstotliwości w którym antena

zachowuje nominalne (deklarowane) parametry.

Wyznaczając pasmo pracy najważniejsze jest

dopasowanie, i w mniejszym stopniu zysk oraz

charakterystyka. Dość często dopasowanie i inne

parametry anteny są zachowane w szerszym zakresie niż

jest to podawane (zazwyczaj jeśli antena przeznaczona

jest np. do sieci na 2,4 GHz, to podaje się pasmo pracy

2,400-2,4835 GHz, choć naprawdę może być ono

większe).

Typy anten

Anteny Yagi – idealne anteny

klienckie

większym. Anteny panelowe mają kąt połowy mocy w

poziomie węższy niż sektorowe, ale za to szerszy w

pionie. Typowo kąt połowy mocy w poziomie i pionie w

antenach panelowych wynosi od 70 (anteny o zysku 7dBi,

A7132 ) do 19 stopni (anteny o zysku 15dBi, A7127 ) .

Popularność anten typu Yagi wynika z

ich niskiej ceny i parametrów, które są

optymalne dla anten pracujących u

abonentów. Najważniejsze zalety to

łatwy montaż, wynikający z

optymalnego kąta połowy mocy. Jest on na tyle duży że

ustawienie anteny nie musi być tak dokładne jak w

antenach parabolicznych czy offsetowych, a jednocześnie

na tyle mały iż skutecznie pozwala na eliminacją zakłóceń

przychodzących z innych kierunków. Kąt połowy mocy

dla anteny ATK-8/2,4GHz A7120 wynosi w poziomie 46

stopni i w pionie 42 stopnie, natomiast dla anteny ATK-

16/2,4GHz A7124 wynosi w poziomie 25 stopni i w

pionie 29 stopni.

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

Charakterystyki anten panelowych

Anteny mikropaskowe – odmiana

anten panelowych

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

W przypadku sieci WLAN, poza dobrymi

parametrami anteny wymagane są małe

wymiary i masa oraz estetyka wyglądu.

Anteny mikropaskowe spełniają te wymogi, a

na dodatek, przy zachowaniu reżimu

technologicznego (m.in. kontrola parametrów

laminatu stosowanego w produkcji) zapewniają wysoką

powtarzalność parametrów i dużą odporność anten na

warunki atmosferyczne. Anteny mikropaskowe cechuje

możliwość wykonania w wersjach pracujących na

częstotliwościach kilku i więcej GHz i o różnych

charakterystykach promieniowania, np. sektorowej.

Przykładem takich anten są ATK-P1/2,4GHz z 5m kabla

A7130 oraz ATK-P1/2,4GHz z 3m kabla A7132 . Obie

anteny wyposażone są we wtyki SMA R/P, mają zysk 7

dBi (bez uwzględnienia tłumienia kabla).

Charakterystyki anten Yagi

Charakterystyka zysku anteny ATK-16 A7124 w funkcji

częstotliwości. Charakterystyki wykonano w Centralnym

Laboratorium Badań Technicznych analizatorem sieci

HP8752A na stanowisku pomiarowym umieszczonym w

komorze bezodbiciowej Instytutu Telekomunikacji i

Akustyki Politechniki Wrocławskiej

Anteny panelowe

Podobnie jak anteny Yagi-Uda są

przeznaczone do stosowania jako anteny

klienckie, choć czasem także w stacjach

bazowych, gdzie współpracują z punktami

dostępowymi. Zazwyczaj mają zysk 8 dBi,

choć są też w wykonaniach o zysku 12 dBi i

Uproszczony schemat anteny mikropaskowej

Anteny Yagi czy anteny panelowe

Charakterystyka zysku anteny ATK-P1/2,4GHz A7130 w

funkcji częstotliwości

Popularność anten typu Yagi wynika z ich niskiej ceny i

parametrów, które są optymalne dla anten pracujących u

abonentów. Najważniejsze zalety to łatwy montaż,

wynikający z optymalnego kąta połowy mocy. Jest on na

tyle duży że ustawienie anteny nie musi być tak dokładne

jak w antenach parabolicznych czy offsetowych, a

jednocześnie na tyle mały iż skutecznie pozwala na

eliminacją zakłóceń przychodzących z innych kierunków.

Anteny panelowe, podobnie jak anteny Yagi-Uda są

przeznaczone do stosowania jako anteny klienckie, choć

czasem także w stacjach bazowych, gdzie współpracują z

punktami dostępowymi. Ich zyski są podobne jak te

osiągane przez anteny Yagi. Są jednak zasadnicze różnice.

Anteny panelowe mają kąt połowy mocy węższy niż Yagi,

czyli są bardziej kierunkowe. Poza tym dobrze

zaprojektowana antena panelowa powinna być odporna na

sygnały o polaryzacji ortogonalnej, czyli np. gdy

odbieramy polaryzację pionową, polaryzacja pozioma

powinna być maksymalnie stłumiona. Antena ATK-P4

A 7127 tłumi polaryzację ortogonalną o co najmniej 29 dB .

Charakterystyka promieniowania anteny ATK-P1/2,4GHz

w płaszczyźnie pionowej i poziomej

Nazwa

Kod A7124 A7127

Zysk [dB] 13 > 15

Pasmo [MHz] 2400-2483 2400-2483

Polaryzacja

ATK 16/2,4

GHz

ATK-

P4/2,4GHz

V/H

Szerokość

wiązki H/V

Promien.

przód/tył [dB]

Antena w trakcie badań w komorze bezodbiciowej

25/29

19/19

>15

>25

Anteny panelowe w paśmie 5 GHz

Antena WLAN Wi-Fi mikropaskowa panelowa ATK-4 /

2,4GHz A7127 - zysk 15dBi

Anteny Yagi-Uda, popularne w paśmie

2,4 GHz nie nadają się do pracy w

pasmach wyższych. Ze względów

konstrukcyjnych anteny Yagi-Uda

powinny być projektowane i budowane

do częstotliwości 1 GHz. Jednakże w

praktyce jeszcze w paśmie 2,4 GHz da

się zaprojektować i wprowadzić do

produkcji seryjnej antenę Yagi. W pasmach powyżej 1

GHz najczęściej stosuje się anteny paraboliczne – gdy

potrzebna jest antena o dużym zysku, tubowe oraz

mikropaskowe. Przykładem może być antena ATK-P8/5,5

GHz A73902 , którą wyróżnia duże tłumienie polaryzacji

ortogonalnej, czyli niepożądanej, co zwiększa jej

odporność na zakłócenia oraz wysokie tłumienie listków

bocznych oraz duży stosunek promieniowania przód-tył,

antena jest zoptymalizowana by była jak najmniej

wrażliwa na sygnały dochodzące spoza głównej wiązki

anteny.

Charakterystyka zysku anteny WLAN Wi-Fi

mikropaskowa panelowa ATK-4/2,4GHz 15dBi A7127 .

Charakterystyki wykonano w komorze bezodbiciowej

Instytutu Telekomunikacji i Akustyki Politechniki

Wrocławskiej

25dB GRID56025, A73303 28dB GRID56028 Pacific).

Z kolei anteny offsetowe, z racji tego, iż korzystają z

reflektora od typowych anten satelitarnych są dużo tańsze,

a ich parametry elektryczne są też dobre. Przykładem są

anteny FUSSION 2,4 GHz 21dB A7134 .

Kąt offsetu

Charakterystyka promieniowania anteny ATK-P8/5,5GHz

A73902 w płaszczyźnie pionowej

Antena panelowa ATK P4/5,5 GHz A73901

posiada wyżej wymienione zalety anteny ATK-

P8/5,5, dużą popularność na rynku zdobyła

dzięki małym wymiarom i stosunkowo dużemu

zyskowi wynoszącemu 16 dB.

Antena paraboliczna symetryczna i podświetlana

(offsetowa)

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

Charakterystyka zysku anteny ATK P4/5,5 GHz A73901

Charakterystyki anten kierunkowych parabolicznych i

offsetowych

W wielu zastosowaniach anten panelowych konieczne jest

stosowanie pochylenia anten służy do tego uchwyt ATK-

P1 E9260

Anteny offsetowe i paraboliczne

Ta grupa anten posiada największy zysk i

kierunkowość. Takie anteny są stosowane do

połączeń punkt-punkt (czyli do tworzenia

linków radiowych) oraz jako anteny klienckie,

gdy ci są znacznie oddaleni od AP.

Anteny paraboliczne posiadają dwie wersje,

jedna z reflektorem symetrycznym, a druga z reflektorem

offsetowym.

W sieciach bezprzewodowych, rozpatrując łatwość

montażu, zdecydowanie lepsze są anteny paraboliczne

symetryczne. W antenach parabolicznych offsetowych

(podświetlonych) aby prawidłowo skierować oś główną

charakterystyki anteny na inną antenę umieszczoną przy

ziemi, należy antenę skierować ku ziemi o wartość kąta

offsetu (zwany też kątem podświetlenia, zazwyczaj

wynoszący 22-26 stopni) co czasem jest dość kłopotliwe,

ze względu na sposób mocowania.

Dlatego z punktu widzenia montażu lepsze są anteny

paraboliczne proste lub anteny z reflektorem

paraboloidalnym (np. firmy Pacific Wireless A73302

Charakterystyka zysku anteny WLAN Wi-Fi Fussion A7134

21dBi. Charakterystyki wykonano w komorze

bezodbiciowej Instytutu Telekomunikacji i Akustyki

Politechniki Wrocławskiej

Anteny dookolne

Anteny dookolne są to anteny posiadające w

poziomie szerokość wiązki równą 360 stopni. W

poziomie zaś kąt połowy mocy zwykle nie

przekracza 15 stopni.

Anteny te są głównie stosowane jako punkt bazowy

w sieci typu punkt-wielopunkt. Przy zastosowaniu

takiej anteny nie ma już konieczności tworzenia w

punkcie bazowym połączeń kilku anten np.

sektorowych, co wprowadzałoby dodatkowe

tłumienie na rozgałęźnikach. Przy projektowaniu

łącza z anteną dookolną należy pamiętać, że zbyt duży

zysk może być źródłem zakłóceń istniejących już sieci.

Tak więc optymalna to nie to samo co najmocniejsza.

Podczas projektowania łącza z anteną dookolną, należy

szczególnie pamiętać, aby anteny znajdowały się na

zbliżonej wysokości, ponieważ mały kąt połowy mocy w

pionie może powodować, że emitowana wiązka nie będzie

trafiać w antenę odbiorczą.

Przykładem anteny dookolnej pracującej w paśmie 2,4

GHz jest Patria 10dB A7113

jest kierunkowa, o kącie połowy mocy w poziomie rzędu

120 stopni i kącie połowy mocy w pionie rzędu 10 stopni.

W tej technice można też wykonać anteny o

charakterystyce pseudo-dookolne, poprzez wycięcie

szczelin z obu stron falowodu anteny. Ten typ anteny

dookolnej ma charakterystykę typu 2*120 stopni.

3/4 λ

Płaszczyzna przewodząca

1/2 λ

W paśmie 5GHz można skorzystać z anten firmy Mars

MA-WO58-9X WLAN 9 dB A73121 lub Pacific Wireless

OD58 polaryzacja V 12dB A73320 .

1/2 lamda

Szczelina

Kabel

Charakterystyki anten sektorowych dookolnych

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

Charakterystyki anten dookolnych

Anteny sektorowe

Prosta antena szczelinowa

Anteny WiMAX

Antena sektorowa to antena o szerokim kącie

połowy mocy w poziomie i bardzo wąskim w

pionie. Zazwyczaj anteny te pracują w zestawach

po kilka anten połączonych tak by w sumie

dawały kołową charakterystykę promieniowania.

Zazwyczaj kąt połowy mocy w poziome wynosi

45, 60, 90, 120 a czasem 180 stopni. W pionie

typowo 4-10 stopni. Anteny sektorowe stosowane

są do pokrycia dużych obszarów o dużej gęstości

ruchu. Klasyczną anteną sektorową jest antena

szczelinowa sektorowa Vector Mini WLAN 2,4 GHz 19

dB A72311 lub antena szczelinowa sektorowa Radius XP

WLAN 2,4 GHz A72314 .

W przypadku pasma 5 GHz polecamy a ntenę sektorową

TetraAnt WLAN 5 GHz 16 dB A73811 lub antenę

sektorową GigaSektor WLAN 5 GHz 16 dB A73721 .

Anteny pracują w paśmie 3400-3700 MHz,

zabezpieczając pokrycie praktycznie całego pasma

WiMAX. Wszystkie anteny są wyposażone w gniazdo N.

Kod Antena

Zysk

A74101 panelowa P-1035 3,5 GHz 8,5 dBi

A74111 offsetowa IRIS-35 3,5 GHz 22 dBi

A74121 sektorowa VS-1035 3,5 GHz 10,5 dBi

A74211 sektorowa MA-WE36-7X

15 dBi

A74201 panelowa MA-WA35-2X

18 dBi

Anteny adaptacyjne – przyszłość

sieci radiowych

płaszczyzna pozioma

Anteny adaptacyjne to, tak naprawdę układ anten gdzie

możliwe jest sterowanie ich charakterystyką. Możliwe

staje się np. naprowadzenie głównej wiązki anteny na

stacje kliencką (jak również naprowadzenie głównej

wiązki anteny stacji klienckiej na stację bazową), co

pozwala na optymalizację warunków pracy sieci,

ogranicza zakłócenia interferencyjne – czyli poprawia

wykorzystanie widma. Adaptacyjny układ antenowy

składa się z kilku elementów rozmieszczonych

przestrzennie i połączonych za pomocą układu sumująco-

decyzyjnego, który stosowanie do odbieranego sygnału i

jego parametrów zmienia współczynniki przetwarzania

sygnałów z poszczególnych elementów antenowych, tym

samym zmieniając charakterystykę wypadkową. Jednym z

przykładów takiej anteny jest antena z fazowaną matrycą.

Idea takich anten znana jest od dość dawna, choć

niektórzy producenci anten WLAN reklamuje jako

nowość, używając, zgodnie z modą, nazwy anteny

inteligentne.

płaszczyzna pionowa

Charakterystyki anten sektorowych

Anteny szczelinowe

Zazwyczaj anteny sektorowe i niektóre dookolne

wykonane są jako anteny szczelinowe. Budowa

podstawowej wersji anteny szczelinowej jest dość prosta.

Antena składa się z kawałka płaszczyzny przewodzącej i

wyciętej w niej szczeliny o takich samych wymiarach jak

antena liniowa (np. połowa długości fali). Ciekawą cechą

takiej anteny jest polaryzacja – dla szczeliny wyciętej

poziomo jest ona pionowa, a dla szczeliny wyciętej

pionowo jest ona pozioma. Charakterystyka takiej anteny

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: