Omnidirectionele WiFi-antenne: Een complete gids

Een omnidirectionele WiFi-antenne is een apparaat dat is ontworpen om signalen gelijkmatig uit te stralen en te ontvangen in alle richtingen in één enkel vlak, waardoor een dekkingsgebied van 360 graden wordt geboden. Dit is ideaal voor toepassingen waarbij de signalen alle richtingen moeten bereiken, zoals in huizen, kantoren en openbare ruimtes. Ze zijn vooral handig voor toepassingen waarbij een brede dekking belangrijker is dan bereik of signaalsterkte in een bepaalde richting. Omnidirectionele WiFi-antennes zijn een van de beste oplossingen om ervoor te zorgen dat apparaten vanuit elke richting verbonden blijven.

Hoe een omnidirectionele WiFi-antenne werkt

WiFi-omni-directionele antennes hebben meerdere elementen of dipolen die in een cirkelvormig of bolvormig patroon rond de antenne zijn geplaatst om signalen in alle richtingen uit te stralen en te ontvangen. Wanneer een signaal door de antenne wordt uitgezonden, genereren deze elementen eromheen elektromagnetische golven die zich in alle richtingen voortplanten. Deze elementen zijn zo gerangschikt dat de signalen die ze genereren elkaar in de specifieke richting versterken door hun faseverschillen. Dit verbetert de versterking en efficiëntie van de antenne. Omnidirectionele antennes zijn dus in staat om signalen 360 graden rondom uit te zenden binnen hun dekkingsgebied, waardoor apparaten vanuit elke richting verbinding kunnen maken met het WiFi-netwerk. Signaaluitval en problemen met de netwerkkwaliteit zijn minimaal omdat omnidirectionele antennes niet precies uitgelijnd hoeven te worden voor een efficiënte werking.

Soorten omnidirectionele WiFi-antennes

• Glasvezel omni buitenantenne

WiFi Omni glasvezelantennes zijn antennes die ontworpen zijn om de signaalsterkte en het bereik van WiFi-netwerken te verbeteren. Zoals de naam al doet vermoeden zijn deze antennes gemaakt van duurzaam glasvezelmateriaal dat weerbestendig is. Dit maakt ze ideale antennes voor buitentoepassingen. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende prestatieconfiguraties zoals low gain, middle gain en high gain en gebruikers kunnen de beste keuze maken afhankelijk van hun vereisten. Glasvezel omni-antennes zijn eenvoudig te installeren en te onderhouden omdat ze gemakkelijk op palen of constructies kunnen worden gemonteerd en compatibel zijn met de meeste beschikbare WiFi-routers en toegangspunten. Deze antennes worden meestal gebruikt voor grote buitentoepassingen zoals parken, campussen enz. Ze worden ook gebruikt in maritieme toepassingen, landbouwtoepassingen, industriële sites, om WiFi-netwerken op te zetten voor de hele stad, WiFi-netwerken voor landelijke en afgelegen gebieden, evenementenlocaties zoals stadions, congrescentra, arena's enz.

• Badeend antenne

De WiFi Rubber Duck-antenne is een omnidirectionele WiFi-antenne die eruitziet als een badeend en die net als alle andere omnidirectionele antennes signalen in alle richtingen kan uitzenden. Dit type antenne heeft een dekking van 360 graden en wordt daarom veel gebruikt in toepassingen waarbij gebruikers vanuit elke richting moeten worden waargenomen. Rubber Duck antennes zijn eenvoudig, gemakkelijk te installeren, duurzaam en kosteneffectief. Badeendantennes worden alleen gebruikt in IoT-apparaten, WiFi-thuisnetwerken, mobiele of draagbare toepassingen, openbare WiFi-hotspots op locaties zoals bibliotheken, cafés enz. Omdat ze in alle richtingen uitzenden, kunnen ze gevoeliger zijn voor interferentie van andere apparaten die op dezelfde frequentie werken en dus leiden tot verminderde prestaties in drukke omgevingen.

• Antenne voor plafondbevestiging

Omnidirectionele WiFi-antennes voor plafondmontage zijn eenvoudig aan plafonds te bevestigen en worden over het algemeen gebruikt om mobiele en WiFi-signalen door een gebouw of gebied te verspreiden. Ze zijn eenvoudig te installeren en hebben doorgaans minder last van interferentie. Deze antennes worden ook gebruikt voor toepassingen zoals LoRA, LTE-M en NB-IoT. In de meeste gevallen worden plafondantennes gebruikt voor toepassingen binnenshuis.

• Zweepantenne

Whip omnidirectionele WiFi-antennes zijn cilindervormig en verkrijgbaar in verschillende werkfrequenties. Ze worden gebruikt voor verschillende toepassingen zoals in WiFi geïntegreerde beveiligingscamera's, IoT-apparaten, drones enz.

• Magnetisch bevestigde antenne

WiFi-magneetantennes zijn een soort omnidirectionele antennes die gemakkelijk op een metalen oppervlak kunnen worden bevestigd om de WiFi-signaalontvangst te verbeteren. Ze zijn klein, draagbaar, eenvoudig te installeren en kosteneffectief. Ze worden meestal gebruikt in toepassingen zoals bevestigingen op voertuigen om de ontvangst van het WiFi-signaal te verbeteren, WiFi-netwerken voor tijdelijke opstellingen zoals evenementen, beurzen of tijdelijke werkruimtes, WiFi-netwerken thuis en op kantoor, enz.

Belangrijkste kenmerken van omnidirectionele antennes

• Frequentiebanden

WiFi-omnidirectionele antennes werken op verschillende frequentiebanden en de meest gebruikte zijn de 2,4 GHz, 5 GHz en de nieuwste 6 GHz banden.

De 2,4 GHz-band ligt meestal tussen 2,4 GHz en 2,5 GHz en heeft 11 kanalen in de Verenigde Staten, 13 in Europa en tot 14 in Azië. Door de lage frequentie en hoge golflengte kunnen ze beter door obstakels heen dringen dan andere frequentiebanden en zijn ze over het algemeen compatibel met de meeste apparaten. Maar omdat deze frequentieband ook wordt gebruikt door andere technologieën zoals bluetooth en microgolf commcommunicatie, zal het netwerkverkeer overbelast raken en kan dit leiden tot commcommunicatie van slechte kwaliteit. De 2.4 GHz frequentieband is ideaal voor algemene toepassingen zoals surfen op het web, e-mail en IoT-apparaten.

De 5 GHz-band ligt meestal tussen 5,15 GHz en 5,85 GHz en heeft ongeveer 23 niet-overlappende kanalen in de V.S. Deze frequentieband heeft betere datasnelheden en minder interferentie in vergelijking met de 2,4 GHz-band en is minder druk. Maar omdat de golflengte korter is, is het penetratievermogen lager en kan het gemakkelijk worden verzwakt door obstructies in het communicatiepad. Oudere apparaten ondersteunen de 5 GHz band mogelijk niet. De 5 GHz-frequentieband is ideaal voor toepassingen met hoge bandbreedte zoals HD-videostreaming, online gaming, videoconferenties enz.

De 6 GHz-band ligt meestal tussen 5,925 GHz en 7,125 GHz en heeft een hoger aantal beschikbare kanalen. Deze frequentieband heeft nog betere datasnelheden en minder interferentie dan de 5 GHz band en is minder druk bezet. Maar omdat de golflengte korter is, is het penetratievermogen nog lager dan bij 5GHz en dus nog vatbaarder voor interferentie. Voor deze band zijn apparaten nodig die specifiek de 6 GHz band ondersteunen. De 6 GHz frequentieband is ideaal voor toepassingen met ultrahoge bandbreedte en dichte omgevingen met een enorm aantal gebruikers.

• Toename (dBi)

De versterking van een WiFi omnidirectionele antenne is een maat voor hoe effectief de antenne signalen in een bepaalde richting kan sturen in vergelijking met een ideale isotrope antenne die in alle richtingen evenveel straalt. Omnidirectionele WiFi-antennes zijn verkrijgbaar in verschillende versterkingswaarden. Normaal gesproken hebben omnidirectionele antennes met een hoge versterking een vlakker, meer gecomprimeerd stralingspatroon, wat betekent dat ze een grotere horizontale afstand kunnen bestrijken, maar met minder verticale dekking, waardoor ze ideale WiFi-antennes zijn voor toepassingen zoals in magazijnen, open kantoorruimtes of buitenomgevingen. Omnidirectionele WiFi-antennes met een lagere versterking hebben een bolvormig stralingspatroon met een grotere verticale dekking en een lager horizontaal bereik, waardoor ze een betere optie zijn voor toepassingen zoals WiFi-netwerken in gebouwen met meerdere verdiepingen.

• Polarisatie

WiFi-omni-directionele antennes kunnen verschillende soorten polarisatie hebben, zoals verticale polarisatie, horizontale polarisatie, schuine polarisatie of dubbele polarisatie.

Bij verticale polarisatie is het elektrische veld van de signaalgolf verticaal georiënteerd en dit wordt meestal gebruikt in WiFi-netwerken voor stedelijke of voorstedelijke gebieden.

Bij horizontale polarisatie is het elektrische veld van de signaalgolf horizontaal georiënteerd.

Bij schuine polarisatie is het elektrische veld georiënteerd onder een positieve of negatieve hoek van 45 graden en wordt het meestal gebruikt voor multipadomgevingen of MIMO-systemen omdat de interferentie kan worden verminderd en de doorvoer en betrouwbaarheid kunnen worden verbeterd.

Bij dubbele polarisatie worden twee van de bovengenoemde polarisatietypes gecombineerd om het spectrum optimaal te benutten en de veelzijdigheid van het netwerk te verbeteren. Deze polarisatiemodus wordt veel gebruikt in moderne netwerken zoals MIMO-systemen en beamforming-toepassingen.

• VSWR (Verhouding spannings staande golven)

De Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) is een maat voor de efficiëntie van de vermogensoverdracht van de transmissielijn naar de antenne. Hoe lager de waarde van VSWR, hoe beter de prestaties omdat de impedanties overeenkomen en de efficiëntie hoger zal zijn. De signaalkwaliteit zal ook beter zijn en het bereik en het dekkingsgebied zullen ook verbeteren.

• Bandbreedte en efficiëntie

Bandbreedte is een maat voor het beschikbare spectrum en de verwerkingscapaciteit van de antenne. Bredere bandbreedtes maken een hogere gegevenssnelheid mogelijk en smalle bandbreedtes hebben beperkte prestaties. Bredere bandbreedtes zijn echter gevoeliger voor interferentie dan omnidirectionele WiFi-antennes met smalle bandbreedtes. Antennes met een grotere bandbreedte hebben meer transmissiekanalen en dus minder verkeer dan antennes met een kleinere bandbreedte. Daarom zullen omnidirectionele antennes met bredere bandbreedtes betere prestaties leveren in omgevingen met een hoge dichtheid en veel gebruikers.

Omnidirectionele WiFi-antennes zijn verkrijgbaar in verschillende efficiëntieniveaus. Antennes met een hogere efficiëntie leveren betere prestaties met een grotere signaalsterkte, een hogere betrouwbaarheid, een lager stroomverbruik en een groter bereik en dekkingsgebied.   

• Stralingspatroon

Omnidirectionele antennes stralen signalen uit in alle richtingen en hebben een stralingspatroon in de vorm van een donut. Door dit stralingspatroon hebben ze een breed horizontaal dekkingsgebied maar een beperkt verticaal bereik.

Waar wordt een omnidirectionele WiFi-antenne voor gebruikt?

Omnidirectionele antennes worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van woningen en kleine kantooromgevingen tot grote openbare ruimtes met een hoge gebruikersdichtheid. Omnidirectionele WiFi-antennes worden over het algemeen gebruikt voor toepassingen waarbij gebruikers vanuit alle richtingen verbinding moeten maken. Enkele van de meest commone gebruikssituaties voor omnidirectionele WiFi-antennes worden hieronder besproken.

• WiFi-netwerken thuis of op kantoor

Omni-directionele WiFi-antennes worden gebruikt om het bereik van een WiFi-netwerk thuis of op kantoor te vergroten, zodat de signalen alle delen van het gebouw kunnen bereiken. In grotere gebouwen of kantoren, waar een groot aantal gebruikers vanuit alle richtingen verbinding maakt met het netwerk, is het essentieel om een antenne te hebben die betrouwbaar connectiviteit kan bieden. Voor dergelijke toepassingen zijn omnidirectionele antennes ideaal omdat ze op een centrale locatie kunnen worden geïnstalleerd en dekking bieden op alle verdiepingen en gebieden zonder dat er meerdere directionele antennes nodig zijn.

• Openbare WiFi-netwerken

Omni-directionele WiFi-antennes worden veel gebruikt om WiFi-hotspots of openbare WiFi-netwerken op te zetten omdat gebruikers hiermee vanuit elke richting een betrouwbare verbinding kunnen maken, zelfs als ze zich verplaatsen. Ze worden meestal gebruikt op openbare locaties zoals luchthavens, cafés, bibliotheken en winkelcentra om WiFi-toegang te bieden aan een groot aantal gebruikers of apparaten.

• WiFi-netwerken voor buiten

Omni-directionele WiFi-antennes worden alleen gebruikt om WiFi-dekking te bieden in buitengebieden zoals parken, stadions, campings, arena's enz. waar een groot aantal gebruikers samenkomt en in meerdere richtingen toegang heeft tot het netwerk. Deze antennes kunnen zelfs worden gebruikt voor complexe toepassingen zoals het opzetten van stadsbrede netwerken.  

• Evenementen en festivals

Omnidirectionele WiFi-antennes kunnen worden gebruikt om draadloze netwerken op te zetten op evenementen zoals concerten, festivals of sportevenementen. Ze zijn ideaal om naadloze connectiviteit te bieden aan een groot aantal aanwezigen in alle richtingen.

• Aanbieders van draadloze internetdiensten (WISP's)

Omnidirectionele WiFi-antennes worden gebruikt door ISP's om klanten over een groot gebied internettoegang te bieden. Dankzij hun stralingspatroon kunnen ze de signalen naar een groot dekkingsgebied uitstralen.

Voordelen van het gebruik van een omnidirectionele WiFi-antenne

Omnidirectionele WiFi-antennes worden in veel toepassingen gebruikt vanwege de voordelen die ze bieden. Hieronder worden enkele van de voordelen beschreven van het gebruik van omnidirectionele WiFi-antennes voor draadloze netwerkconfiguraties.

• 360-graden dekking

Omnidirectionele WiFI-antennes kunnen signalen in alle richtingen evenveel uitstralen en ontvangen en bieden zo een dekkingspatroon van 360 graden. Dit maakt het mogelijk om een groot gebied te bestrijken zonder dat het nodig is om de antenne of de aangesloten apparaten handmatig uit te lijnen.

• Installatiegemak

Omnidirectionele WiFi-antennes zijn erg handig om op te zetten omdat ze geen speciale installatietaken vereisen. Ze vereisen minimale stappen en kunnen door iedereen worden geïnstalleerd zonder dat er al te veel professionele expertise voor nodig is, omdat ze niet hoeven te worden opgesteld in specifieke oriëntaties of uitlijningen zoals een richtantenne.  

• Ondersteuning voor meerdere verbindingen

Omnidirectionele WiFi-antennes zijn veelzijdige apparaten omdat ze in verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt om signalen in alle richtingen te ontvangen en uit te zenden. Ze kunnen worden gebruikt voor zowel binnen- als buitentoepassingen en voor zowel statische als bewegende toepassingen. De mogelijkheid om signalen in alle richtingen te zenden en te ontvangen maakt ze nuttig voor de meeste toepassingen zoals Wi-Fi-netwerken, radio-uitzendingen, voertuigen en schepen enz.  

• Consistente signaalkwaliteit

Omnidirectionele WiFi-antennes zijn ontworpen om gelijktijdig signalen uit meerdere richtingen te verwerken. Ze zijn dus in staat om een hoge kwaliteit in sterkte te behouden, zelfs tijdens het zenden en ontvangen van signalen van meerdere apparaten. En ze kunnen signalen van meerdere bronnen tegelijk ontvangen. Daarom zijn omnidirectionele WiFi-antennes een geweldige optie voor het opzetten van netwerken in gebieden met meerdere signaalbronnen of in omgevingen met veel interferentie.

• Weinig onderhoud

Omnidirectionele WiFi-antennes zijn over het algemeen kosteneffectiever dan directionele antennes. Ze hebben een eenvoudig ontwerp en zijn gemakkelijk te installeren. Ze zijn ook gemakkelijk te onderhouden omdat ze geen speciale mechanismen vereisen voor plaatsing of uitlijning. Omnidirectionele antennes worden beschouwd als een budgetvriendelijke optie voor het opzetten van WiFi-netwerken.

Beperkingen van omnidirectionele WiFi-antennes

Hoewel omnidirectionele antennes erg nuttig zijn, kunnen ze ook bepaalde beperkingen en nadelen hebben.

• Beperkt bereik

 Omnidirectionele antennes hebben een beperkt bereik in vergelijking met directionele antennes. Omdat ze signalen uitstralen in alle richtingen, zal de signaalsterkte in één richting afnemen. Daarom zijn omnidirectionele antennes niet zo geschikt voor communicatie over lange afstanden.

• Interferentie

Omnidirectionele WiFi-antennes hebben te maken met obstakels en verzwakking vanuit alle richtingen. Daarom ondervinden ze meer interferentie dan directionele antennes. Ze hebben de neiging om beïnvloed te worden door apparaten in de buurt die in hetzelfde frequentiebereik werken en daardoor kunnen hun algehele prestaties negatief beïnvloed worden.

• Lagere winst

Omdat omnidirectionele WiFi-antennes hun energie in alle richtingen verspreiden, hebben ze over het algemeen een relatief lagere versterking als je ze in één richting bekijkt. De meeste van deze antennes hebben een versterking rond de 12 dBi, hoewel er ook omnidirectionele antennes zijn met verschillende versterkingen.   

• Minder gerichte dekking

Omnidirectionele antennes stralen signalen uit in een cirkelvormig patroon en daarom kan de focus van de signalen die naar een specifieke richting worden uitgestraald minder gericht zijn, wat leidt tot signaallekkage en een verminderde efficiëntie, vooral in gebieden met meer interferentie.

• Beperkte signaalpenetratie:

Door de lagere signaalsterkte in een bepaalde richting kunnen omnidirectionele WiFi-antennes moeilijk door obstakels zoals muren, gebouwen enz. heen dringen en kunnen de signalen gemakkelijk worden gedempt. Aangezien deze antennes signalen uitstralen in alle richtingen, wordt hun energie verspreid.

• Multipad-interferentie

Omnidirectionele WiFi-antennes zijn onderhevig aan multipad-interferentie en dit kan leiden tot signaalvervorming en verminderde prestaties, vooral in gebieden met obstructies waardoor signalen in verschillende richtingen teruggekaatst kunnen worden.

Omnidirectionele antenne vs richtantenne

Zoals in het hele artikel is besproken, stralen omnidirectionele antennes signalen uit in alle richtingen en bieden ze een dekking van 360 graden. Directionele antennes daarentegen stralen signalen uit in een specifieke richting, waardoor een gericht signaal met hoge sterkte in die richting wordt uitgezonden. Omnidirectionele antennes presteren beter in termen van dekkingsgebied. Richtantennes presteren echter beter in één enkele richting en bieden een betere signaalsterkte, een langere transmissieafstand, een betere gegevensdoorvoer en een betere algemene netwerkkwaliteit. Op basis van hun stralingspatronen zijn omnidirectionele antennes beter geschikt voor toepassingen waarbij de signalen in alle richtingen verzonden of ontvangen moeten worden om connectiviteit te bieden voor gebruikers in alle richtingen of voor toepassingen waarbij de richting van de gebruikers constant varieert of onbekend is.

In het algemeen hangt de beslissing tussen omni-directionele en directionele antennes af van de vereisten van de specifieke toepassing.

Ondersteuning voor MIMO-technologie

Omnidirectionele WiFi-antennes ondersteunen MIMO-technologie (Multiple Input Multiple Output). Wanneer omnidirectionele WiFi-antennes in een MIMO-configuratie worden gebruikt, zijn ze in staat om hogere gegevenssnelheden mogelijk te maken door signalen in meerdere gegevensstromen tegelijk te verzenden en te ontvangen. Wanneer meerdere omnidirectionele antennes worden gebruikt in een MIMO-configuratie, verbetert dit de kwaliteit en betrouwbaarheid van het signaal en het bereik. De impact van interferentie en obstakels wordt ook verminderd. Omnidirectionele WiFi-antennes presteren beter in MIMO-netwerken omdat ze efficiënt gebruik kunnen maken van het beschikbare spectrum en een hogere doorvoer bieden met een betere stabiliteit. Het opzetten van deze antennes in MIMO-configuratie is echter complex omdat het een goed doordacht ontwerp en implementatie vereist, evenals goed onderhoud. Het gebruik van omnidirectionele WiFi-antennes met MIMO-technologie vereist professionele en technische expertise in het ontwerpen van antennes en netwerken. De kosten zullen dus ook hoger zijn. Voor toepassingen zoals HD video streaming, online gaming, smart home en industriële IOT zijn omnidirectionele WiFi-antennes met MIMO-technologie ideaal. De keuze tussen SISO- en MIMO-technologieën hangt af van de vereisten van de toepassing.

Hoe ver reikt een omni-directionele WiFi-antenne?

De maximale afstand die een omnidirectionele WiFi-antenne kan bereiken, varieert afhankelijk van het ontwerp, de gebruiksomgeving, de frequentieband waarin de antenne werkt, enz. Meestal kunnen ze een bereik tot enkele honderden meters hebben, wat voldoende is voor de meeste algemene toepassingen zoals thuis- of kantoornetwerken. Deze antennes bieden een bereik tot enkele honderden meters, wat voldoende is voor de meeste residentiële en commercial toepassingen. Een belangrijke factor die het maximale bereik van een omnidirectionele antenne beïnvloedt, zijn de obstakels van fysieke structuren of interferentie van andere apparaten in vergelijkbare frequentiebereiken in het dekkingsgebied. In perfecte omstandigheden met minimale obstakels kunnen ze zelfs afstanden van meerdere kilometers bereiken.

Overwegingen voor installatie

Net als bij het opzetten van elk ander type antenne, moet je bij het installeren van een omnidirectionele WiFi-antenne rekening houden met verschillende factoren. Het is belangrijk om rekening te houden met de gebruiksomgeving, inclusief de weersomstandigheden en eventuele fysieke structuren die obstakels kunnen vormen tijdens de signaaluitstraling. Er zijn ook weerbestendige omnidirectionele WiFi-antennes verkrijgbaar. De dekkingsgebieden en de signaalsterkte moeten worden bekeken, waarbij eventuele dode zones of gebieden met veel interferentie en een zwakke signaalsterkte duidelijk moeten worden geïdentificeerd. Het is cruciaal om de juiste locaties te bepalen voor het plaatsen van omnidirectionele WiFi-antennes, waarbij alle prestatievereisten voor de toepassingen worden geëvalueerd. Er moet rekening worden gehouden met de montageopties en de kabels en connectoren die worden gebruikt voor de installatie. Over het algemeen zijn hooggelegen locaties beter om deze antennes te monteren omdat ze dan minder last hebben van interferentie.

Conclusie

Omni-directionele WiFi-antennes zijn de meest gebruikte antennes voor WiFi-netwerken. Deze antennes zijn belangrijk omdat ze kunnen worden gebruikt om netwerken op te zetten voor toepassingen waarbij de richting van gebruikers constant varieert, de richting onbekend is of wanneer gebruikers uit meerdere richtingen kunnen komen. Dit artikel besprak de voor- en nadelen van omnidirectionele antennes en gaf een kort overzicht van enkele van de meest commone use cases. Met een goed begrip van de verschillende prestatieparameters, de installatieoverwegingen en de verschillende soorten omnidirectionele WiFi-antennes die beschikbaar zijn, zal het mogelijk zijn om een optimale en ideale antenne voor een toepassing te selecteren.