Основы Wi-Fi антенн

  1. Антенны в целом
  2. Длина волны, частота и длина антенны
  3. Дипольные Антенны
  4. Поляризация антенны
  5. Усиление антенны
  6. Частоты Wi-Fi
  7. Wi-Fi диполь
  8. Подойдя

Связь Wi-Fi зависит от радиочастотной энергии, которая передается и принимается через антенны. Лучшие антенны обеспечат лучшее покрытие, и выбор правильной антенны будет легким, если вы понимаете основы.

Антенны в целом

Хотя предметом этой серии статей являются антенны, специально предназначенные для использования Wi-Fi, некоторая справочная информация об антеннах в целом будет полезна. Это первый в серии.

Антенна - это устройство, которое излучает радиоволны при подаче электроэнергии, и / или устройство, которое преобразует радиоволны в электроэнергию. Антенны иногда преднамеренно создаются как антенны (например, антенна на беспроводном маршрутизаторе), а иногда создаются для другой цели (например, провода на ваших наушниках), но также случайно выполняют функцию антенны.

Антенны иногда преднамеренно создаются как антенны (например, антенна на беспроводном маршрутизаторе), а иногда создаются для другой цели (например, провода на ваших наушниках), но также случайно выполняют функцию антенны

Антенны всегда направлены, то есть они передают и / или принимают радиоволны лучше в некоторых направлениях, чем в других. Антенны, которые не предназначены для направления, называются «ненаправленными» или «ненаправленными», даже если они никогда не бывают абсолютно ненаправленными.

Длина волны, частота и длина антенны

Радиоволны, как и все волны в электромагнитном спектре, измеряются по частоте, и основной единицей измерения частоты является герц (сокращенно Гц), который составляет один цикл в секунду. Герц используется в честь Генрих Рудольф Герц , первым человеком, доказавшим существование электромагнитных волн. Основной единице Герца часто предшествует множитель, такой как килограмм (1000) или мега (1 000 000) или гига (1 000 000 000).

В дополнение к Герцу, который является единицей частоты, радиоволны иногда упоминаются в терминах их длины, используя термин «длина волны». Как вы, вероятно, понимаете, термины Герц и длина волны математически связаны, и формула ниже обычно используется для определения этих отношений.

длина волны (в метрах) = 300 / частота (в МГц)

Например, частота 14,300 МГц имеет длину волны 20,979 метра. Эта взаимосвязь между частотой и длиной волны особенно важна для конструкции антенны, поскольку длина волны частоты используется для расчета многих размеров конструкции антенны.

Дипольные Антенны

Одна из самых простых антенн называется «полуволновым диполем» и имеет длину ½ длины волны и состоит из двух половин, каждая из которых имеет ¼ длины волны. Каждая из двух половинок питается отдельным проводником в линии подачи.

Для той же частоты 14,300 МГц, как упоминалось ранее, теоретически диполь будет иметь длину 10,4895 (1/2 от 20,979) метра от конца до конца и будет состоять из двух элементов, каждый длиной 5,24476 метра. Обратите внимание, однако, что антенны не всегда построены точно в соответствии с расчетными теоретическими размерами.

На фотографиях ниже показан гораздо меньший (самодельный) диполь для приема на коротком расстоянии цифрового телевидения и показана простота, которую разделяют все диполи независимо от их рабочей частоты.

Радиаторы изготовлены из стальной проволоки, вырезанной из обычной вешалки, и соединены с коаксиальной линией электропередачи стальными гайками и болтами. Небольшой кусок картона является центральным изолятором и структурной основой для сборки. И да, несмотря на грубую конструкцию антенны, она принимает сигналы HDTV от станций на расстоянии до 20 миль, будучи подвешенной к задней части телевизора в четырех футах от земли. (Вы должны быть в состоянии рассчитать рабочую частоту на основе информации, приведенной в этой статье.)

Поляризация антенны

Ориентация антенны относительно земной поверхности называется ее «поляризацией». Те, которые предназначены для того, чтобы их радиоволны были ориентированы в основном параллельно земной поверхности, называются «горизонтальными», а те, которые предназначены для того, чтобы их радиоволны были ориентированы в основном под прямым углом к ​​земной поверхности, называются «горизонтальными». «вертикаль».

Некоторые антенны, такие как диполь, изображенный выше, можно использовать в любой поляризации, просто изменив положение. В показанной выше ориентации элемент диполя параллелен поверхности земли, поэтому антенна горизонтально поляризована. Переориентация диполя так, чтобы концы его элементов были направлены вверх и вниз, делали его вертикально поляризованным.

Факторы, влияющие на выбор одной поляризации над другой, включают рабочую частоту, желаемое покрытие, механические ограничения и обычную практику. Очень важным фактором является то, что все антенны в системе связи должны использовать одинаковую поляризацию. При наличии сочетания поляризаций в системе или когда поляризация некоторых антенн неизвестна, иногда используется круговая поляризация для максимизации совместимости. Антенны Wi-Fi почти всегда имеют вертикальную поляризацию.

Усиление антенны

Как указывалось ранее, антенны лучше передают (и принимают) радиоволны в определенных направлениях, тем самым увеличивая эффективную излучаемую мощность (ERP) в этих направлениях. Обратите внимание, что общая излучаемая мощность не увеличивается, а просто сильнее в одном или нескольких направлениях и слабее в других направлениях. Даже простой горизонтальный диполь имеет усиление в двух направлениях: параллельно его излучателям как на «передней», так и «задней» сторонах.

Это увеличение ERP называется «усилением» и применяется как к передаваемым, так и к полученным сигналам. Единицей измерения, наиболее часто используемой для количественной оценки усиления, является децибел, или дБ , который основан на Бел, который был назван в честь Александра Грэма Белла. Если вы хотите понять, как рассчитывать Bels и Decibels, вы сами по себе, поскольку это выходит за рамки данной статьи. Достаточно сказать, что чем выше дБ антенны, тем больше она, как предполагается, имеет усиление.

В дополнение к дБ, есть еще одна единица, которая используется для описания усиления антенны: дБи, или изотропный децибел. Изотропный источник - это теоретическая антенна, которая состоит из одной точки, которая излучает радиочастоту во всех направлениях, как сфера. DBi чаще используется для количественной оценки усиления антенны по одной причине: оценка dBi приводит к более высоким числам, чем оценка dB, из-за чего антенна, похоже, имеет большее усиление, даже если на самом деле она не имеет большего усиления.

Как и прежде, точные методы расчета дБи не являются существенными для этого обсуждения. Просто запомните это: более высокие значения дБ или дБи указывают на более высокое усиление, и если вы сравниваете антенны, убедитесь, что они рассчитаны с использованием одной и той же единицы измерения - дБ или дБи - но не их сочетания.

Частоты Wi-Fi

Для передачи по Wi-Fi используются пять различных диапазонов: 2,4 ГГц, 3,6 ГГц, 4,9 ГГц, 5 ГГц и 5,9 ГГц. Как используются группы, варьируется от страны к стране. Наиболее широко используемой является полоса 2,4 ГГц, и она будет в центре внимания этой статьи, но общие принципы применимы ко всем полосам.

Диапазон 2,4 ГГц простирается приблизительно от 2,4 до 2,5 ГГц; таким образом, приблизительный центр полосы составляет 2,45 ГГц и является частотой, которая будет использоваться для последующих расчетов.

Формула, представленная выше

длина волны (в метрах) = 300 / частота (в МГц)

может быть удобно преобразован в следующее.

длина волны (в миллиметрах) = 300 / частота (в ГГц)

Таким образом, длина волны сигнала 2,45 ГГц составляет 122,45 мм. Диполь на частоте 2,45 ГГц составляет 61,22 мм от конца до конца, а каждая из двух половин составляет 30,61 мм. Для тех из вас, кто привык работать в дюймах, диполь на частоте 2,45 ГГц составляет 2,41 "от конца до конца, а каждая из двух половинок равна 1,205". Независимо от того, какие устройства вы используете, элементы достаточно малы в диапазоне 2,4 ГГц и еще меньше в остальных четырех диапазонах.

Wi-Fi диполь

На фотографии ниже показаны две антенны Wi-Fi, которые были удалены из беспроводного маршрутизатора 2,4 ГГц. Нижняя антенна остается в своей пластиковой крышке и удерживает шарнирное основание, которое позволяет ей ориентироваться вертикально независимо от положения установки маршрутизатора. Верхняя антенна была снята с пластиковой крышки, чтобы раскрыть внутреннюю конструкцию.

Хотя это может быть не сразу видно, антенна представляет собой диполь. Одна половина диполя - белый провод, который выступает налево, а другая половина диполя - металлический цилиндр. Каждая половина электрически изолирована от другой и имеет длину приблизительно 1/4 длины волны. Подобные антенны имеют коэффициент усиления около 2 дБи и демонстрируют относительно круговую диаграмму направленности.

Подобные антенны имеют коэффициент усиления около 2 дБи и демонстрируют относительно круговую диаграмму направленности

В обоих случаях проводная линия подачи выходит из нижней части антенны для подключения к радиопередатчику Wi-Fi. Линия питания представляет собой коаксиальный кабель с внутренним проводником и внешним плетеным экраном; прозрачная пластиковая крышка покрывает линию подачи. Этот конкретный канал часто используется для устройств Wi-Fi из-за его небольшого размера и относительно низких радиочастотных потерь; он обозначен RG-178. Коаксиальные линии часто называют «коаксиальными».

Другой конец коаксиального кабеля подключен к маршрутизатору, как показано ниже. Обратите внимание, что экраны надежно припаяны к заземленной поверхности на печатной плате, а центральные проводники припаяны к дорожкам на печатной плате, которые ведут к приемопередатчику внутри коробки из металлического золота. На вставке показан альтернативный стиль пайки; иногда разъемы припаиваются к печатной плате, и коаксиальный кабель оснащен сопрягающимися разъемами, которые защелкиваются на месте.

Подойдя

На этом этапе вы должны понимать основы антенны, поскольку они относятся к Wi-Fi. Будущие статьи этой серии будут посвящены как ненаправленным, так и направленным антеннам для использования Wi-Fi. Будут обсуждены как коммерчески доступные, так и домашние антенны, и вам будут предоставлены рекомендации по построению, расширению и улучшению вашей сети Wi-Fi.

Масло для амортизаторов автомобиля
Исправная работа амортизаторов – залог комфортной и более безопасной езды. При нехватке масла в этой детали подвески удлиняется тормозной путь, чаще требуется ремонт. Какое масло выбрать для амортизаторов?

Корейские масла для двигателя: что лучше выбрать
Начнем с того, что Южная Корея за последние два десятка лет попала в список признанных лидеров как в автомобилестроении, так и в сфере производства ГСМ. Сегодня оригинальные корейские моторные масла

Японские машинные масла - обзор и советы по выбору
Японские машинные масла хорошо зарекомендовали себя на отечественном рынке. Смазочные материалы, изготовленные в Японии, имеют достаточную вязкость для обеспечения нормальной работы моторов при низкотемпературном

Подбор масла по марке автомобиля: индекс и состав масла
Моторное масло – это неотъемлемый спутник любого двигателя автомобиля, вне зависимости от бренда производителя того или иного средства передвижения. Как известно, в процессе эксплуатации данный препарат утрачивает

Правильный подбор качественного моторного масла Shell для вашего автомобиля
Популярная смазка для мотора Современные технологии производства обеспечивают высокое качество масел Shell. Главное преимущество моторного смазочного материала компании – наличие действующих моющих

Подбор масла Мотюль (Motul) по марке автомобиля онлайн
или выберите категорию С помощью online-сервиса подбора моторных масел и других автомобильных жидкостей Motul вы с легкостью, и достаточно быстро сделаете правильный, а также качественный

Масло Comma
Компания Comma Oil & Chemicals Ltd была основана в ВЕЛИКОБРИТАНИИ в 1965 году. В настоящее время - это крупнейший производитель мирового класса в области автомобильных масел, автохимии и автокосметики.

Подбор масла по марке автомобиля
Правильно подобранные смазочные материалы продлевают срок службы важнейших узлов машины, улучшают их эксплуатационные характеристики, а также сокращают расходы на ремонт и обслуживание транспортного средства.

Подбор масла Кастрол по марке автомобиля. Важные советы!
Своим рождением, масло Кастрол обязано британской компании CC Wakefield Co, занимающей ныне лидирующие позиции на рынке. Когда-то, создание первой в мире присадки для моторного масла (1909 год), было чрезвычайным

Подбор масла Шелл по марке автомобиля и ТС
Что хочет получить каждый автолюбитель, который выбирает масло для своего автомобиля? Качество выбираемого продукта, который может обеспечить надежную защиту машины от поломок, экономию средств, как на

.