anteny-1.pdf

Anteny w sieciach WLAN

Paweł Król

Parametry anteny 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 – obciążenia jakie reprezentuje antena,

– polaryzacja – płaszczyzna w której zmienia się pole elektryczne,

– pasmo – zakres częstotliwości w którym antena zachowuje nominalne parametry.

Charakterystyka promieniowania anten

Jeżeli energia z anteny wypromieniowywana jest w każdym kierunku jednakowo, to jest antena o

charakterystyce dookólnej. Gdy energia jest wypromieniowywana w określonym kierunku, mówimy

o antenie kierunkowej.

Szczególnym przypadkiem anteny dookólnej 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.

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

pseudodokoólną (to znaczy po bokach są luki w charakterystyce), dopiero zwiększenie przekroju do

około 10*5 cm powoduje, iż charakterystyka jest zbliżona do dookólnej.

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

antena dookólna

antena izotropowa

antena kierunkowa

Charakterystyki 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 oznaczany

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.

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 tory 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

Drgania fal elektromagnetycznych odbywają się w ściśle określonych płaszczyznach. Fale

elektromagnetyczne mogą drgać zarówno w płaszczyźnie poziomej jak i pionowej.

W przypadku gdy gdy drgają tylko w jednej płaszczyźnie – mówimy o polaryzacji liniowej –

pionowej lub poziomej.

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 (podczas odbicia od ziemi lub podczas przejścia przez krople wody) 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 2,4GHz, to

podaje się pasmo pracy 2,400-2,4835 GHz, choć naprawdę może być ono większe).

Anteny – typy

Anteny Yagi – idealne anteny klienckie

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. 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 (kod

A7120 ) wynosi w poziomie 46 stopni i w pionie 42 stopnie, natomiast dla anteny ATK-16/2,4GHz

(kod A7124 ) wynosi w poziomie 25 stopni i w pionie 29 stopni.

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

Charakterystyki anten Yagi

Antena ATK 16/2,4 Ghz - A7124

Charakterystyka zysku anteny ATK-16 w funkcji częstotliwości. Charakterystyki wykonano

wektorowym 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

8dBi, choć są też w wykonaniach o zysku 12 i więcej dBi. 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 8dBi, kod A7132 ) do 19

stopni (anteny o zysku 15dBi, kod A7127 ).

płaszczyzna pozioma

płaszczyzna pionowa

Charakterystyki anten panelowych

Anteny mikropaskowe – odmiana anten panelowych

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 (kod A7130 ) oraz ATK-4/2,4GHz (kod A7127) . Obie anteny

wyposażone są we wtyki SMA R/P.

uproszczony schemat anteny mikropaskowej

Antena mikropaskowa ATK-P1/2,4GHz A7130 - zysk 8dBi

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

Charakterystyka promieniowania anteny ATK-P1/2,4GHz w płaszczyźnie pionowej i poziomej

Antena w trakcie badań w komorze bezodbiciowej.

Antena WLAN Wi-Fi mikropaskowa panelowa ATK-4 / 2,4GHz A7127 - zysk 15dBi

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: