Soorten-en nadelen van antennes in draadloze communicatie

Share

|

Bijna iedereen maakt gebruik van ten minste een antenne per dag. In feite is de meerderheid van de mensen gebruiken antennes voor veel comfort in hun dagelijks leven, of ze beseffen of niet. Apparaten zoals keyless entry systemen, tol snelweg passeert, satelliet-tv systemen, pagers, mobiele telefoons en draadloze netwerken vereisen allemaal antennes. Zeer weinig mensen die gebruik maken van deze antennes kunnen verklaren hoe en waarom ze werken. Laten we een korte blik op antenne technologie, en hoe antennes hebben betrekking op onze netwerken radiofrequentie.

Antennes zijn slechts een verlengstuk van een radio-zender of ontvanger. Als een signaal wordt gegenereerd, is het doorgegeven van de radio aan op de antenne te worden verzonden via de ether en ontvangen door een andere antenne, vervolgens doorgegeven aan een andere radio. Het signaal dat wordt gegenereerd en later uitgezonden wordt gemeten in Hertz (Hz); niet het autoverhuurbedrijf, maar eerder een meeteenheid van cycli per seconde. Dit is beter gedefinieerd als de hoeveelheid tijd die het duurt een radiogolf naar een volledige cyclus te voltooien. Stel je voor dat je een Slinky (een opgerolde metalen veer) op een glad oppervlak met een uiteinde aan de vloer. Als je begint aan het andere eind van kant naar kant, zult u beginnen te golven te creëren. Deze golven vertegenwoordigen de radiofrequentie (RF) energie wordt uitgezonden via de ether. Door uw kant naar de andere kant in een traag tempo, waardoor langere golven, bent u het creëren van een lage frequentie. Als je de snelheid van de beweging van links naar rechts, waardoor de golven korter, maar vaker voor, je bent het genereren van een hogere frequentie. Lagere frequenties hebben over het algemeen de mogelijkheid om verder afstanden, maar zijn onderworpen aan hoge latency dat grenzen gegevensstroom. Een hogere frequentie heeft een lager (beter) latency, maar het is beperkt in afstand en penetratie van objecten zoals gebouwen en andere obstakels.

Denk bijvoorbeeld aan uw lokale FM-radiostation. Als ze hun signaal uitzenden op de frequentie 103.5MHz wordt dit vertaald naar 103.500.000 cycli per seconde. Hun signaal kan worden gehoord over je hele stad, zelfs binnen gebouwen en huizen, met zeer weinig onderbreking. Ondertussen, een AM radio station twee staten verderop is de uitzending op 1320KHz, wat zich vertaalt naar 1.320.000 cycli per seconde. Met de juiste antenne buiten geplaatst, kan hun signaal dat u ontvangt van een langere afstand, maar met de extra moeilijkheid van uw antenne te hoeven aanpassen.

Zoals u kunt zien, antennes zijn fundamentele componenten om de overdracht van radiofrequenties. In veel situaties, een lager vermogen uitgezonden signaal met behulp van een goede antenne kan aankomen met meer nauwkeurigheid dan een high-powered signaal doorgegeven met behulp van een slechte antenne. Antennes zijn beoordeeld door het bedrag van de winst die ze leveren. Gain is de toename van de macht krijgt u met behulp van een directionele antenne.

Wanneer krijgen een antenne is net wordt gespecificeerd als dB, contact op met de fabrikant om te zien of de beoordeling is dBi of dBd. Als zij niet kan vertellen, of gewoon niet weet, sla je geld en ga ergens anders.

Een dipool antenne 2.14dB krijgen over een 0-dBi isotrope antenne. Dus als een antenne winst wordt gegeven in dBd en niet dBi, voeg 2,15 om het om de dBi waarde.

Zoals hierboven vermeld, zijn de meeste antennes verkocht met winst gemeten in dBi, maar dit is niet de enige factor die meespeelt bij de beoordeling van de algemene prestaties. Bijvoorbeeld, het vermogen om de antenne speelt een belangrijke rol. De meeste 802.11b draadloze kaarten zenden 32mW van de macht. Kijkend naar de grafiek in conversie, kunt u zien dat 32mW (de Pwr kolom staat of "Power") is gelijk aan 15dBm. De dBm wordt berekend door de volgende tekst:

dBm = 10 log (32mW / 1)

DM naar Power Conversion Chart

dBm	Pwr	dBm	Pwr
53	200W	25	320mW
50	100W	24	250mW
49	80W	23	200mW
48	64W	22	160mW
47	50W	21	125mW
46	40W	20	100mW
45	32W	19	80mW
44	25W	18	64mW
43	20W	17	50mW
42	16W	16	40mW
41	12.5W	15	32mW
40	10W	14	25mW
39	8W	13	20mW
38	6.4W	12	16mW
37	5W	11	12.5mW
36	4.0W	10	10mW
35	3.2W	9	8mW
34	2.5W	8	6.4mW
33	2W	7	5mW
32	1.6W	6	4mW
31	1.25W	5	3.2mW
30	1.0W	4	2,5 mW
29	800mW	3	2.0mW
28	640mW	2	1.6mW
27	500mW	1	1.25mW
26	400mW	0	1.0mW

Bijvoorbeeld, als je weet dat een typisch kaart is 15dBm doorgeven en u wilt gebruiken, laten we zeggen, een 3-dBi antenne, kunt u gebruik maken van de volgende vergelijking tot de effectief isotroop uitgestraald vermogen berekenen (EIRP):

15dBm + 3dBi = 18dBm (64mW) EIRP

De Federal Communication Commission (FCC), die momenteel beperkt 802,11 mobiele stations 1W of 30dBm EIRP. Vaste stations krijgen een lichte uitzondering op de regel, en mogen de 1W beperking overschrijden. Bij de berekening voor de vaste stations, zijn ze verplicht om 1dB aftrekken voor elke 3dB meer dan 6dBi van de antenne te krijgen. Het volgende voorbeeld demonstreert dit voor een Linksys Wap11 en een 24-dBi antenne:

20dBm + 24dBi = 44dBm of 25W (44dBm - ((24dBi - 6dB) / 3)) = EIRP (44dBm - (18dBi / 3)) = EIRP (44dBm - 6dBi) = EIRP EIRP - 38dBm of 6.4W

Naast de antenne en zendvermogen te krijgen, moet u ook rekening met het verschil in grootte van antennes. Afhankelijk van de frequentie en de aard van de antenne zal er een verscheidenheid van formaten om uit te kiezen. De grootte van de antenne is direct gerelateerd aan de frequentie waarvoor het wordt gebruikt. Neem bijvoorbeeld een CB-radio geïnstalleerd in een auto die rijdt tussen 26.965MHz (kanaal 1) en 27.405MHz (kanaal 40). Als u een volledige golflengte antenne voor kanaal 1 hebt, zou het moeten worden 36.491 meter lang. Dit wordt als volgt berekend:

L (in meter) = 984 / F (in MHz) L = 984/26.965MHz L = 36.491 meter

Vergelijk nu dat CB-antenne tot een volledige golflengte antenne gebruikt door een politieagent te communiceren met zijn verzender op 460.175MHz.

L (in meter) = 984 / F (in MHz) L = 984 / 460,175 MHz L = 2,142 meter

Zoals u kunt zien, is er een verschil van ongeveer 34.349 meter tussen de twee antennes. Gelukkig voor ons, draadloze 802.11b-netwerken opereren in de 2,4 GHz of 2400MHz bereik, waardoor de antennes zeer klein.

Er zijn twee primaire vormen van antennes die worden gebruikt voor draadloze netwerken-omni-directionele en directioneel. Omni-directionele antennes kunnen ontvangen en zenden van alle kanten (360 graden). Deze zijn handig wanneer die een grote zaal, of voor het geven van algemene dekking. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, een echte omni-directionele antenne is niet in staat is met een of meer winst. De meeste antennes verkocht als omni-directionele niet zenden de radio-frequentie in alle richtingen. Het ontwerp van de antenne zal nul het signaal op de Y-as, en concentreren de macht over de X-as.

Directionele antennes nemen de RF-energie en zich te concentreren in een bepaalde richting. Dit kan vergeleken worden met een naakte gloeilamp versus een zaklamp. De lamp zou zijn vergelijkbaar met de omni-directionele antenne, want het geeft af licht in alle richtingen even. In contrast, de zaklantaarn (vergelijkbaar met de directionele antenne) richt de lamp met de hulp van een reflector, en concentreert zich in een richting. Directionele antennes zijn handig wanneer u het maken van point-to-point draadloze verbindingen, of wanneer u probeert om het RF signaal "bloeden" op een specifieke locatie te verminderen.

---