Antenna WiFi omnidirezionale: Una guida completa

Un'antenna WiFi omnidirezionale è un dispositivo progettato per irradiare e ricevere segnali in tutte le direzioni in un unico piano, offrendo un'area di copertura di 360 gradi. È l'ideale per le applicazioni che richiedono che i segnali raggiungano tutte le direzioni, ad esempio nelle case, negli uffici e negli spazi pubblici. Sono particolarmente utili per le applicazioni che privilegiano la copertura capillare rispetto alla portata o alla potenza del segnale in una particolare direzione. Le antenne WiFi omnidirezionali sono una delle soluzioni migliori per garantire la connessione dei dispositivi da qualsiasi direzione.

Come funziona l'antenna WiFi omnidirezionale

Le antenne omnidirezionali WiFi hanno elementi multipli o dipoli disposti in uno schema circolare o sferico intorno all'antenna per irradiare e ricevere segnali in tutte le direzioni. Quando un segnale viene trasmesso dall'antenna, questi elementi intorno ad essa generano onde elettromagnetiche che si propagano in tutte le direzioni. Questi elementi sono disposti in modo tale che i segnali da essi generati si rafforzino a vicenda nella direzione specifica grazie alle loro differenze di fase. Ciò migliora il guadagno e l'efficienza dell'antenna. In questo modo, le antenne omnidirezionali sono in grado di trasmettere segnali a 360 gradi all'interno della loro area di copertura, consentendo ai dispositivi di connettersi alla rete WiFi da qualsiasi direzione. Le cadute del segnale e i problemi di qualità della rete sono minimi, poiché le antenne omnidirezionali non richiedono un allineamento preciso per funzionare in modo efficiente.

Tipi di antenna WiFi omnidirezionale

• Antenna omnidirezionale da esterno in fibra di vetro

Antenne WiFi Omni in fibra di vetro sono antenne progettate per migliorare la potenza del segnale e la copertura delle reti WiFi. Come suggerisce il nome, queste antenne sono costruite con materiale in fibra di vetro resistente e a prova di intemperie. Questo le rende antenne ideali per le applicazioni esterne. Sono disponibili in varie configurazioni di prestazioni, come guadagno basso, guadagno medio e guadagno alto, e gli utenti possono scegliere la più adatta in base alle loro esigenze. Le antenne omnidirezionali in fibra di vetro sono facili da installare e da mantenere, in quanto possono essere comodamente montate su pali o strutture e sono compatibili con la maggior parte dei router e degli access point WiFi disponibili. Queste antenne sono tipicamente utilizzate per applicazioni esterne di grandi dimensioni, come parchi, campus, ecc. Sono utilizzate anche in applicazioni marine, agricole, industriali, per la creazione di reti WiFi cittadine, reti WiFi per aree rurali e remote, per eventi come stadi, centri congressi, arene, ecc.

• Antenna per anatre di gomma

Il Antenna WiFi Rubber Duck è un'antenna WiFi omnidirezionale che assomiglia a una papera di gomma e, come qualsiasi altra antenna omnidirezionale, è anche in grado di irradiare segnali in tutte le direzioni. Questo tipo di antenna ha una copertura di 360 gradi ed è quindi ampiamente utilizzata nelle applicazioni che richiedono di rilevare gli utenti da qualsiasi direzione. Le antenne a papera di gomma sono semplici, facili da installare, durevoli e convenienti. Le antenne Rubber duck sono utilizzate esclusivamente nei dispositivi IoT, nelle reti WiFi domestiche, nelle applicazioni mobili o portatili, negli hotspot WiFi pubblici in luoghi come biblioteche, caffè ecc. Poiché trasmettono in tutte le direzioni, possono essere più suscettibili alle interferenze di altri dispositivi che operano sulla stessa frequenza e quindi possono ridurre le prestazioni in ambienti affollati.

• Antenna a soffitto

Le antenne WiFi omnidirezionali a soffitto sono facili da montare sui soffitti e sono generalmente utilizzate per distribuire i segnali cellulari e WiFi in un edificio o in un'area. Sono facili da installare e in genere sono soggette a minori interferenze. Queste antenne sono utilizzate anche per applicazioni come LoRA, LTE-M e NB-IoT. Nella maggior parte dei casi, le antenne a soffitto sono utilizzate per applicazioni interne.

• Antenna a frusta

Le antenne WiFi omnidirezionali Whip hanno una forma cilindrica e sono disponibili in diverse frequenze operative. Sono utilizzate per diverse applicazioni come telecamere di sicurezza integrate nel WiFi, dispositivi IoT, droni ecc.

• Antenna a montaggio magnetico

Le antenne magnetiche WiFi sono un tipo di antenna omnidirezionale che può essere facilmente attaccata a una superficie metallica per migliorare la ricezione del segnale WiFi. Sono piccole, portatili, facili da installare e convenienti. Sono tipicamente utilizzate in applicazioni quali il montaggio su veicoli per migliorare la ricezione del segnale teorico, reti WiFi per allestimenti temporanei come eventi, fiere o spazi di lavoro temporanei, reti WiFi domestiche e in ufficio, ecc.

Caratteristiche principali delle antenne omnidirezionali

• Bande di frequenza

Le antenne omnidirezionali WiFi operano su diverse bande di frequenza e le bande di frequenza più common sono le bande 2,4 GHz, 5 GHz e la più recente 6 GHz.

La banda 2.4 GHz è tipicamente compresa tra 2.4 GHz e 2.5 GHz e dispone di 11 canali negli Stati Uniti, 13 in Europa e fino a 14 in Asia. Grazie alla bassa frequenza e all'elevata lunghezza d'onda, sono in grado di penetrare attraverso gli ostacoli meglio di altre bande di frequenza e sono generalmente compatibili con la maggior parte dei dispositivi. Tuttavia, poiché questa banda di frequenza è utilizzata anche da altre tecnologie come il bluetooth e la comunicazione a microonde, il traffico di rete sarà congestionato e potrebbe quindi portare a una scarsa qualità della comunicazione. La banda di frequenza 2.4 GHz è ideale per casi d'uso generali come la navigazione web, la posta elettronica e i dispositivi IoT.

La banda 5 GHz è tipicamente compresa tra 5,15 GHz e 5,85 GHz e dispone di circa 23 canali non sovrapposti negli Stati Uniti. Questa banda di frequenza ha una migliore velocità di trasmissione dei dati e minori interferenze rispetto alla banda 2,4 GHz ed è meno affollata. Tuttavia, poiché la lunghezza d'onda è più corta, la potenza di penetrazione è inferiore e potrebbe essere facilmente attenuata da ostruzioni nel percorso di communicazione. I dispositivi più vecchi potrebbero non supportare la banda 5 GHz. La banda di frequenza 5 GHz è ideale per applicazioni ad alta larghezza di banda come lo streaming video HD, i giochi online, le videoconferenze, ecc.

La banda 6 GHz è tipicamente compresa tra 5,925 GHz e 7,125 GHz e ha un numero maggiore di canali disponibili. Questa banda di frequenza ha una velocità di trasmissione dati ancora migliore e minori interferenze rispetto alla banda 5 GHz ed è meno affollata. Tuttavia, poiché la lunghezza d'onda è più corta, la potenza di penetrazione è ancora più bassa rispetto alla banda 5GHz e quindi è ancora più soggetta a interferenze. Questa banda richiede dispositivi che supportino specificamente la banda 6 GHz. La banda di frequenza 6 GHz è ideale per le applicazioni a larghezza di banda ultraelevata e per gli ambienti densi con un numero elevato di utenti.

• Guadagno (dBi)

Il guadagno di un'antenna WiFi omnidirezionale misura l'efficacia con cui l'antenna è in grado di dirigere i segnali in una particolare direzione rispetto a un'antenna isotropica ideale che irradia in modo uguale in tutte le direzioni. Le antenne WiFi omnidirezionali sono disponibili in diversi valori di guadagno. In genere, le antenne omnidirezionali ad alto guadagno hanno un diagramma di radiazione più piatto e compresso, il che significa che possono coprire una distanza orizzontale maggiore ma con una copertura verticale ridotta, il che le rende opzioni di antenna WiFi ideali per applicazioni come magazzini, uffici aperti o ambienti esterni. Le antenne WiFi omnidirezionali a basso guadagno hanno un diagramma di radiazione sferico con una maggiore copertura verticale e una minore portata orizzontale, il che le rende un'opzione migliore per applicazioni come le reti WiFi in edifici a più piani.

• Polarizzazione

Le antenne omnidirezionali WiFi possono avere diversi tipi di polarizzazione, come la polarizzazione verticale, la polarizzazione orizzontale, la polarizzazione obliqua o la doppia polarizzazione.

Nella polarizzazione verticale, il campo elettrico dell'onda del segnale è orientato verticalmente ed è tipicamente utilizzato nelle reti WiFi per le aree urbane o suburbane.

Nella polarizzazione orizzontale, il campo elettrico dell'onda di segnale è orientato orizzontalmente ed è tipicamente utilizzato nelle applicazioni punto a punto.

Nella polarizzazione obliqua, il campo elettrico è orientato con un angolo positivo o negativo di 45 gradi ed è tipicamente utilizzato per ambienti multipath o sistemi MIMO, in quanto è possibile ridurre le interferenze e migliorare il throughput e l'affidabilità.

Nella doppia polarizzazione, due dei tipi di polarizzazione sopra menzionati sono combinati insieme per massimizzare l'uso dello spettro e migliorare la versatilità della rete. Questa modalità di polarizzazione è ampiamente utilizzata nelle reti moderne, come i sistemi MIMO e le applicazioni di beamforming.

• VSWR (rapporto tra onde stazionarie di tensione)

Il rapporto tra onde stazionarie di tensione (VSWR) è una misura dell'efficienza del trasferimento di potenza dalla linea di trasmissione all'antenna. Più basso è il valore di VSWR, migliori sono le prestazioni, poiché le impedenze si adattano e l'efficienza è maggiore. La qualità del segnale sarà migliore e anche la portata e l'area di copertura miglioreranno.

• Larghezza di banda ed efficienza

La larghezza di banda è una misura dello spettro disponibile e del rendimento dell'antenna. Larghezze di banda più ampie consentono una maggiore velocità di trasmissione dei dati, mentre le larghezze di banda strette hanno prestazioni limitate. Tuttavia, le larghezze di banda più ampie sono più soggette a interferenze rispetto alle antenne WiFi omnidirezionali con larghezza di banda ridotta. Le antenne con larghezza di banda più ampia avranno più canali di trasmissione e quindi meno traffico rispetto alle antenne a banda stretta. Pertanto, le antenne omnidirezionali con larghezza di banda più ampia avranno prestazioni migliori in ambienti ad alta densità con una quantità massiccia di utenti.

Le antenne WiFi omnidirezionali sono disponibili in diversi livelli di efficienza. Le antenne con un'efficienza più elevata offrono prestazioni migliori, con una maggiore potenza del segnale, una maggiore affidabilità, un consumo energetico effettivo e una maggiore portata e area di copertura.   

• Modello di radiazione

Le antenne omnidirezionali irradiano segnali in tutte le direzioni e hanno un diagramma di radiazione a forma di ciambella. A causa di questo schema di radiazione, hanno un'ampia area di copertura orizzontale ma una portata verticale limitata.

A cosa serve un'antenna WiFi omnidirezionale?

Le antenne omnidirezionali sono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni, da ambienti residenziali e piccoli uffici a grandi aree pubbliche con un'alta densità di utenti. Le antenne WiFi omnidirezionali sono generalmente utilizzate per applicazioni che richiedono la connessione degli utenti da tutte le direzioni. Di seguito vengono illustrati alcuni dei casi d'uso più comuni delle antenne WiFi omnidirezionali.

• Reti WiFi di casa o ufficio

Le antenne WiFi omnidirezionali sono utilizzate per estendere la portata di una rete WiFi domestica o di un ufficio in modo che i segnali possano raggiungere tutte le aree dell'edificio. Negli edifici o negli uffici più grandi, dove un gran numero di utenti si connette alla rete da tutte le direzioni, è essenziale disporre di un'antenna in grado di fornire una connettività affidabile. Per questi casi d'uso, le antenne omnidirezionali sono ideali perché possono essere installate in una posizione centrale e fornire copertura a tutti i piani e le aree senza la necessità di antenne direzionali multiple.

• Reti WiFi pubbliche

Le antenne WiFi omnidirezionali sono ampiamente utilizzate per creare hotspot WiFi o reti WiFi pubbliche, in quanto consentono agli utenti di connettersi in modo affidabile da qualsiasi direzione anche durante gli spostamenti. Sono tipicamente utilizzate in luoghi pubblici come aeroporti, caffè, biblioteche, centri commerciali per fornire accesso WiFi a un gran numero di utenti o dispositivi.

• Reti WiFi per esterni

Le antenne WiFi omnidirezionali sono utilizzate esclusivamente per fornire copertura WiFi in aree esterne come parchi, stadi, campeggi, arene, ecc. dove si riunisce un gran numero di utenti che accedono alla rete in più direzioni diverse. Queste antenne possono essere utilizzate anche per applicazioni complesse, come la creazione di reti cittadine.  

• Eventi e festival

Le antenne WiFi omnidirezionali possono essere utilizzate per creare reti wireless in occasione di eventi come concerti, festival o manifestazioni sportive. Sono ideali per fornire una connettività continua a un gran numero di partecipanti in tutte le direzioni.

• Fornitori di servizi Internet senza fili (WISP)

Le antenne WiFi omnidirezionali sono utilizzate dagli ISP per fornire accesso a Internet ai clienti in un'ampia area. Grazie al loro modello di radiazione, sono in grado di irradiare i segnali in un'ampia area di copertura.

Vantaggi dell'utilizzo di un'antenna WiFi omnidirezionale

Le antenne WiFi omnidirezionali sono ampiamente utilizzate in molte applicazioni grazie ai vantaggi che offrono. Di seguito sono descritti alcuni dei vantaggi dell'uso di antenne WiFi omnidirezionali per la configurazione di reti wireless.

• Copertura a 360 gradi

Le antenne WiFI omnidirezionali sono in grado di irradiare e ricevere segnali in tutte le direzioni allo stesso modo, fornendo così un modello di copertura a 360 gradi. In questo modo è possibile fornire una copertura ad un'ampia area senza dover allineare manualmente l'antenna o i dispositivi di connessione.

• Facilità di installazione

Le antenne WiFi omnidirezionali sono estremamente comode da installare perché non richiedono particolari operazioni di installazione. Richiedono passaggi minimi e possono essere installate da chiunque senza richiedere troppe competenze professionali, poiché non devono essere impostate in orientamenti o allineamenti specifici come un'antenna direzionale.  

• Supporto per connessioni multiple

Le antenne WiFi omnidirezionali sono dispositivi versatili in quanto possono essere utilizzate in varie applicazioni per ricevere e trasmettere segnali in tutte le direzioni. Possono essere utilizzate sia per applicazioni interne che esterne, sia per applicazioni statiche che in movimento. La capacità di trasmettere e ricevere segnali in tutte le direzioni le rende utili per la maggior parte delle applicazioni come le reti Wi-Fi, le trasmissioni radio, i veicoli e le navi, ecc.  

• Qualità del segnale costante

Le antenne WiFi omnidirezionali sono progettate per elaborare simultaneamente segnali provenienti da più direzioni. Pertanto, sono in grado di mantenere un'elevata qualità di potenza anche durante la trasmissione e la ricezione di segnali da più dispositivi. Inoltre, possono ricevere segnali da più fonti contemporaneamente. Per questo motivo, le antenne WiFi omnidirezionali sono un'ottima opzione per la creazione di reti in aree con più sorgenti di segnale o in ambienti con molte interferenze.

• Bassa manutenzione

Le antenne WiFi omnidirezionali sono generalmente più convenienti rispetto alle antenne direzionali. Hanno un design semplice e sono facili da installare. Sono anche facili da mantenere, poiché non richiedono meccanismi speciali per il posizionamento o l'allineamento. Le antenne omnidirezionali sono considerate un'opzione economica per la creazione di reti WiFi.

Limitazioni delle antenne WiFi omnidirezionali

Sebbene le antenne omnidirezionali siano estremamente utili, possono presentare alcuni limiti e svantaggi.

• Gamma limitata

 Le antenne omnidirezionali hanno una portata limitata rispetto alle antenne direzionali. Poiché irradiano segnali in tutte le direzioni, la loro forza di segnale verso una direzione sarà ridotta. Pertanto, le antenne omnidirezionali non sono troppo adatte per la comunicazione a lungo raggio.

• Interferenza

Le antenne WiFi omnidirezionali sono soggette a ostacoli e attenuazioni da tutte le direzioni. Di conseguenza, incontrano più interferenze rispetto alle antenne direzionali. Tendono a essere influenzate dai dispositivi vicini che operano nella stessa gamma di frequenze e quindi potrebbero avere un impatto negativo sulle loro prestazioni complessive.

• Guadagno inferiore

Poiché le antenne WiFi omnidirezionali distribuiscono la loro energia in tutte le direzioni, in genere hanno un guadagno relativamente più basso se si considera una sola direzione. La maggior parte di queste antenne tende ad avere un guadagno di circa 12 dBi anche se esistono antenne omnidirezionali con guadagni diversi.   

• Copertura meno mirata

Le antenne omnidirezionali irradiano i segnali con uno schema circolare e quindi la focalizzazione dei segnali irradiati verso una direzione specifica può essere meno mirata, con conseguente perdita di segnale e riduzione dell'efficienza, soprattutto in aree con maggiori interferenze.

• Penetrazione del segnale limitata:

A causa della minore potenza del segnale in una particolare direzione, le antenne WiFi omnidirezionali possono avere difficoltà a penetrare ostacoli come muri, edifici ecc. e i segnali potrebbero essere facilmente attenuati. Poiché queste antenne irradiano segnali in tutte le direzioni, la loro energia si disperde.

• Interferenze multipercorso

Le antenne WiFi omnidirezionali sono soggette a interferenze multipath e questo potrebbe portare a una distorsione del segnale e a prestazioni ridotte, soprattutto in aree con ostruzioni attraverso le quali i segnali possono essere riflessi in direzioni diverse.

Antenna omnidirezionale vs antenna direzionale

Come discusso in tutto l'articolo, le antenne omnidirezionali irradiano segnali in tutte le direzioni, fornendo una copertura a 360 gradi. Le antenne direzionali, invece, irradiano segnali in una direzione specifica, fornendo un segnale mirato ad alta intensità in quella direzione. Le antenne omnidirezionali hanno prestazioni migliori in termini di area di copertura. Tuttavia, le antenne direzionali hanno prestazioni superiori quando si considera una singola direzione, fornendo una migliore potenza del segnale, una maggiore distanza di trasmissione, una migliore velocità di trasmissione dei dati e una migliore qualità generale della rete. In base ai loro modelli di radiazione, le antenne omnidirezionali sono più adatte per le applicazioni che richiedono che i segnali siano trasmessi o ricevuti in tutte le direzioni, fornendo connettività agli utenti in tutte le direzioni o per le applicazioni in cui la direzione degli utenti varia costantemente o è sconosciuta.

In generale, la scelta tra antenne omnidirezionali e direzionali dipende dai requisiti dell'applicazione specifica.

Supporto per la tecnologia MIMO

Le antenne WiFi omnidirezionali supportano la tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output). Quando le antenne WiFi omnidirezionali sono utilizzate in configurazione MIMO, sono in grado di facilitare velocità di trasmissione dati più elevate trasmettendo e ricevendo segnali in più flussi di dati contemporaneamente. Nella configurazione MIMO, l'uso di più antenne omnidirezionali migliora la qualità e l'affidabilità del segnale e la portata che può raggiungere. Si riduce anche l'impatto delle interferenze e degli ostacoli. Le antenne WiFi omnidirezionali funzionano meglio nelle reti MIMO, in quanto sono in grado di utilizzare in modo efficiente lo spettro disponibile e di fornire un throughput più elevato con una migliore stabilità. Tuttavia, l'installazione di queste antenne in configurazione MIMO è complessa, poiché richiede una progettazione e un'implementazione ben studiate e una manutenzione adeguata. L'uso di antenne WiFi omnidirezionali con tecnologia MIMO richiede competenze tecniche e professionali nella progettazione di antenne e reti. Di conseguenza, anche il costo sarà più elevato. Per applicazioni come lo streaming video HD, i giochi online, la casa intelligente e l'IOT industriale, le antenne WiFi omnidirezionali con tecnologia MIMO sono ideali. La scelta tra le tecnologie SISO e MIMO dipende dai requisiti dell'applicazione.

Che distanza raggiunge un'antenna WiFi omnidirezionale?

La distanza massima che un'antenna WiFi omnidirezionale può raggiungere varia a seconda del suo design, dell'ambiente operativo, della banda di frequenza in cui opera, ecc. In genere, possono raggiungere diverse centinaia di metri, sufficienti per la maggior parte delle applicazioni generali come le reti domestiche o d'ufficio. Queste antenne forniscono una copertura fino a diverse centinaia di metri, sufficiente per la maggior parte delle applicazioni residenziali e commerziarie. Un fattore chiave che influisce sulla portata massima raggiungibile di un'antenna omnidirezionale è rappresentato dagli ostacoli posti da strutture fisiche o dalle interferenze di altri dispositivi con gamme di frequenza simili presenti nell'area di copertura. In condizioni perfette, con ostacoli minimi, possono raggiungere distanze anche di diversi chilometri.

Considerazioni sull'installazione

Come per qualsiasi altro tipo di antenna, anche per l'installazione di un'antenna WiFi omnidirezionale è necessario considerare diversi fattori. È importante considerare l'ambiente operativo, comprese le condizioni atmosferiche ed eventuali strutture fisiche che potrebbero costituire un ostacolo durante la radiazione del segnale. Sono disponibili anche antenne WiFi omnidirezionali resistenti alle intemperie. È necessario considerare le aree di copertura e la potenza del segnale, identificando chiaramente eventuali zone morte o aree con alte interferenze e debolezza del segnale. È fondamentale identificare le posizioni giuste per il posizionamento delle antenne WiFi omnidirezionali, valutando tutti i requisiti di prestazione per le applicazioni. È necessario considerare le opzioni di montaggio e i cavi e connettori utilizzati per l'installazione. In genere, le posizioni ad alta quota sono migliori per montare queste antenne, in quanto sono soggette a minori interferenze.

Conclusione

Le antenne WiFi omnidirezionali sono il tipo di antenna più utilizzato per le reti WiFi. Queste antenne sono importanti perché possono essere utilizzate per creare reti per applicazioni in cui la direzione degli utenti varia costantemente, la direzione è sconosciuta o quando gli utenti possono provenire da più direzioni. Questo articolo ha discusso i pro e i contro delle antenne omnidirezionali e ha fornito una breve panoramica su alcuni dei casi d'uso più common. Con una corretta comprensione dei diversi parametri di prestazione, delle considerazioni sull'installazione e dei diversi tipi di antenne WiFi omnidirezionali disponibili, sarà possibile selezionare un'antenna ottimale e ideale per un'applicazione.