Wielokierunkowa antena WiFi: Kompletny przewodnik

Wielokierunkowa antena WiFi to urządzenie zaprojektowane do emitowania i odbierania sygnałów w równym stopniu we wszystkich kierunkach w jednej płaszczyźnie, oferując 360-stopniowy obszar pokrycia. Jest to idealne rozwiązanie do zastosowań, które wymagają, aby sygnały docierały we wszystkich kierunkach, takich jak domy, biura i przestrzenie publiczne. Są one szczególnie przydatne w zastosowaniach, w których priorytetem jest rozległy zasięg, a nie zasięg lub siła sygnału w określonym kierunku. Wielokierunkowe anteny WiFi są jednym z najlepszych rozwiązań zapewniających łączność urządzeń z dowolnego kierunku.

Jak działa dookólna antena WiFi?

Anteny dookólne WiFi mają wiele elementów lub dipoli ułożonych w okrągły lub sferyczny wzór wokół anteny, aby promieniować i odbierać sygnały we wszystkich kierunkach. Gdy sygnał jest transmitowany z anteny, elementy wokół niej generują fale elektromagnetyczne które rozchodzą się we wszystkich kierunkach. Elementy te są rozmieszczone w taki sposób, że generowane przez nie sygnały wzmacniają się wzajemnie w określonym kierunku ze względu na różnice faz. Poprawia to zysk i wydajność anteny. W ten sposób anteny dookólne są w stanie transmitować sygnały przez 360 stopni wokół siebie w obszarze zasięgu, umożliwiając urządzeniom łączenie się z siecią WiFi z dowolnego kierunku. Zaniki sygnału i problemy z jakością sieci będą minimalne, ponieważ anteny dookólne nie wymagają precyzyjnego wyrównania dla wydajnego działania.

Rodzaje dookólnych anten WiFi

• Antena zewnętrzna typu omni z włókna szklanego

Anteny WiFi Omni z włókna szklanego to anteny zaprojektowane w celu zwiększenia siły sygnału i zasięgu sieci WiFi. Jak sama nazwa wskazuje, anteny te są zbudowane z wytrzymałego materiału z włókna szklanego, który jest odporny na warunki atmosferyczne. To czyni je idealnymi antenami do zastosowań zewnętrznych. Są one dostępne w różnych konfiguracjach wydajności, takich jak niski zysk, średni zysk i wysoki zysk, a użytkownicy mogą wybrać najlepsze dopasowanie w zależności od ich wymagań. Anteny dookólne z włókna szklanego są łatwe w instalacji i utrzymaniu, ponieważ można je wygodnie montować na słupach lub konstrukcjach i są kompatybilne z większością dostępnych routerów WiFi i punktów dostępowych. Anteny te są zwykle używane do dużych zastosowań zewnętrznych, takich jak parki, kampusy itp. Są one również wykorzystywane w zastosowaniach morskich, rolniczych, przemysłowych, do tworzenia miejskich sieci WiFi, sieci WiFi dla obszarów wiejskich i odległych, miejsc wydarzeń, takich jak stadiony, centra kongresowe, areny itp.

• Antena z gumową kaczką

The Antena WiFi Rubber Duck to dookólna antena WiFi, która wygląda jak gumowa kaczka i podobnie jak inne anteny dookólne, jest w stanie emitować sygnały we wszystkich kierunkach. Ten typ anteny ma zasięg 360 stopni i dlatego jest szeroko stosowany w aplikacjach, które wymagają wykrywania użytkowników z dowolnego kierunku. Anteny z gumową kaczką są proste, łatwe w instalacji, trwałe i opłacalne. Anteny gumowe są stosowane wyłącznie w urządzeniach IoT, domowych sieciach WiFi, aplikacjach mobilnych lub przenośnych, publicznych hotspotach WiFi w miejscach takich jak biblioteki, kawiarnie itp. Ponieważ nadają we wszystkich kierunkach, mogą być bardziej podatne na zakłócenia z innych urządzeń działających na tej samej częstotliwości, a tym samym mogą prowadzić do zmniejszenia wydajności w zatłoczonych środowiskach.

• Antena do montażu sufitowego

Sufitowe anteny dookólne WiFi są łatwe do zamontowania na suficie i są zwykle używane do dystrybucji sygnałów komórkowych i WiFi w całym budynku lub obszarze. Są łatwe w instalacji i zazwyczaj narażone na mniejsze zakłócenia. Anteny te są również wykorzystywane w aplikacjach takich jak LoRA, LTE-M i NB-IoT. W większości przypadków anteny sufitowe są używane do zastosowań wewnętrznych.

• Antena biczowa

Wielokierunkowe anteny WiFi typu Whip mają kształt cylindryczny i są dostępne w różnych częstotliwościach roboczych. Są one wykorzystywane do różnych zastosowań, takich jak zintegrowane kamery bezpieczeństwa WiFi, urządzenia IoT, drony itp.

• Antena z mocowaniem magnetycznym

Anteny magnetyczne WiFi to rodzaj anten dookólnych, które można łatwo przymocować do metalowej powierzchni, aby poprawić odbiór sygnału WiFi. Są małe, przenośne, łatwe w instalacji i opłacalne. Są one zwykle używane w takich zastosowaniach, jak mocowania w pojazdach w celu poprawy odbioru sygnału teoretycznego, sieci WiFi w tymczasowych konfiguracjach, takich jak imprezy, targi lub tymczasowe miejsca pracy, w domowych i biurowych sieciach WiFi itp.

Kluczowe cechy anten dookólnych

• Pasma częstotliwości

Anteny dookólne WiFi działają w różnych pasmach częstotliwości, a najbardziej popularne pasma częstotliwości to 2,4 GHz, 5 GHz i najnowsze 6 GHz.

Pasmo 2,4 GHz mieści się zazwyczaj w zakresie od 2,4 GHz do 2,5 GHz i obejmuje 11 kanałów w Stanach Zjednoczonych, 13 w Europie i do 14 w Azji. Ze względu na niską częstotliwość i dużą długość fali, są one w stanie przenikać przez przeszkody lepiej niż inne pasma częstotliwości i są ogólnie kompatybilne z większością urządzeń. Ale ponieważ to pasmo częstotliwości jest również używane przez inne technologie, takie jak bluetooth i komunikacja mikrofalowa, ruch sieciowy będzie przeciążony, co może prowadzić do niskiej jakości komunikacji co1TP8. Pasmo częstotliwości 2.4 GHz jest idealne do ogólnych zastosowań, takich jak przeglądanie stron internetowych, poczta e-mail i urządzenia IoT.

Pasmo 5 GHz mieści się zwykle w zakresie od 5,15 GHz do 5,85 GHz i ma około 23 nienakładających się kanałów w USA. To pasmo częstotliwości ma lepsze szybkości transmisji danych i mniej zakłóceń w porównaniu z pasmem 2,4 GHz i jest mniej zatłoczone. Ponieważ jednak długość fali jest krótsza, moc penetracji jest niższa i może być łatwo tłumiona przez przeszkody na ścieżce komunikacji comm. Starsze urządzenia mogą nie obsługiwać pasma 5 GHz. Pasmo częstotliwości 5 GHz jest idealne do zastosowań wymagających wysokiej przepustowości, takich jak strumieniowanie wideo HD, gry online, wideokonferencje itp.

Pasmo 6 GHz mieści się zazwyczaj w zakresie od 5,925 GHz do 7,125 GHz i ma większą liczbę dostępnych kanałów. To pasmo częstotliwości ma jeszcze lepsze szybkości transmisji danych i mniej zakłóceń w porównaniu do pasma 5 GHz i jest mniej zatłoczone. Ale ponieważ długość fali jest krótsza, moc penetracji jest jeszcze niższa niż w przypadku 5GHz, a zatem jest jeszcze bardziej podatna na zakłócenia. Pasmo to wymaga urządzeń, które obsługują pasmo 6 GHz. Pasmo częstotliwości 6 GHz jest idealne dla aplikacji o bardzo wysokiej przepustowości i gęstych środowisk z ogromną liczbą użytkowników.

• Wzmocnienie (dBi)

Zysk dookólnej anteny WiFi jest miarą tego, jak skutecznie antena może kierować sygnały w określonym kierunku w porównaniu do idealnej anteny izotropowej, która promieniuje jednakowo we wszystkich kierunkach. Anteny dookólne WiFi są dostępne w różnych wartościach zysku. Zazwyczaj anteny dookólne o wysokim zysku będą miały bardziej płaski, bardziej skompresowany wzór promieniowania, co oznacza, że mogą pokryć większą odległość poziomą, ale przy zmniejszonym pokryciu pionowym, co czyni je idealnymi opcjami anten WiFi do zastosowań takich jak magazyny, otwarte przestrzenie biurowe lub środowiska zewnętrzne. Anteny dookólne WiFi o niższym zysku mają sferyczny wzór promieniowania z większym zasięgiem pionowym i mniejszym zasięgiem poziomym, dzięki czemu są lepszą opcją do zastosowań takich jak sieć WiFi w budynkach wielopiętrowych.

• Polaryzacja

Anteny dookólne WiFi mogą mieć różne rodzaje polaryzacji, takie jak polaryzacja pionowa, pozioma, skośna lub podwójna.

W polaryzacji pionowej pole elektryczne fali sygnału jest zorientowane pionowo i jest zwykle używane w sieciach WiFi na obszarach miejskich lub podmiejskich.

W polaryzacji poziomej pole elektryczne fali sygnału jest zorientowane poziomo i jest zwykle używane w aplikacjach punkt-punkt.

W polaryzacji skośnej pole elektryczne jest zorientowane pod dodatnim lub ujemnym kątem 45 stopni i jest zwykle używane w środowiskach wielodrogowych lub systemach MIMO, ponieważ zakłócenia mogą zostać zmniejszone, a przepustowość i niezawodność mogą zostać poprawione.

W przypadku podwójnej polaryzacji, dwa z wyżej wymienionych typów polaryzacji są łączone razem, aby zmaksymalizować wykorzystanie widma i poprawić wszechstronność sieci. Ten tryb polaryzacji jest szeroko stosowany w nowoczesnych sieciach, takich jak systemy MIMO i aplikacje do kształtowania wiązki.

• VSWR (współczynnik fali stojącej napięcia)

Współczynnik napięcia fali stojącej (VSWR) jest miarą efektywności transferu mocy z linii transmisyjnej do anteny. Im niższa wartość VSWR, tym lepsza wydajność, ponieważ impedancje są dopasowane, a wydajność będzie wyższa. Jakość sygnału będzie również lepsza, a zasięg i obszar pokrycia również ulegną poprawie.

• Przepustowość i wydajność

Szerokość pasma jest miarą dostępnego widma i przepustowości anteny. Szersze pasma pozwalają na większą szybkość transmisji danych, a wąskie pasma mają ograniczoną wydajność. Szersze pasma są jednak bardziej podatne na zakłócenia niż dookólne anteny WiFi o wąskich pasmach. Anteny o szerszym paśmie będą miały więcej kanałów do transmisji, a tym samym mniejszy ruch w porównaniu do anten o wąskim paśmie. W związku z tym anteny dookólne o szerszym paśmie będą miały lepszą wydajność w środowiskach o dużej gęstości z ogromną liczbą użytkowników.

Wielokierunkowe anteny WiFi są dostępne w różnych poziomach wydajności. Anteny o wyższej wydajności mają lepszą wydajność z większą siłą sygnału, wyższą niezawodnością, efektywnym zużyciem energii oraz większym zasięgiem i obszarem pokrycia.   

• Wzór promieniowania

Anteny dookólne emitują sygnały we wszystkich kierunkach i mają wzór promieniowania w kształcie pączka. Ze względu na ten wzór promieniowania mają one szeroki poziomy obszar pokrycia, ale ograniczony zasięg pionowy.

Do czego służy wielokierunkowa antena WiFi?

Anteny dookólne są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, od środowisk mieszkalnych i małych biur po duże obszary publiczne o dużym zagęszczeniu użytkowników. Wielokierunkowe anteny WiFi są zwykle używane w aplikacjach, które wymagają od użytkowników połączenia ze wszystkich kierunków. Poniżej omówiono niektóre z najczęstszych przypadków użycia dookólnych anten WiFi.

• Domowe lub biurowe sieci Wi-Fi

Wielokierunkowe anteny WiFi są używane do rozszerzenia zasięgu domowej lub biurowej sieci WiFi, tak aby sygnały mogły dotrzeć do wszystkich obszarów budynku. W większych budynkach lub biurach, gdzie duża liczba użytkowników będzie łączyć się z siecią ze wszystkich kierunków, niezbędne jest posiadanie anteny, która może niezawodnie zapewnić łączność. W takich przypadkach anteny dookólne są idealne, ponieważ można je zainstalować w centralnej lokalizacji i zapewnić zasięg na wszystkich piętrach i obszarach bez konieczności stosowania wielu anten kierunkowych.

• Publiczne sieci WiFi

Wielokierunkowe anteny WiFi są szeroko stosowane do konfigurowania hotspotów WiFi lub publicznych sieci WiFi, ponieważ umożliwiają użytkownikom niezawodne łączenie się z dowolnego kierunku, nawet podczas poruszania się. Są one zwykle używane w miejscach publicznych, takich jak lotniska, kawiarnie, biblioteki, centra handlowe, aby zapewnić dostęp do Wi-Fi dużej liczbie użytkowników lub urządzeń.

• Zewnętrzne sieci WiFi

Wielokierunkowe anteny WiFi są używane wyłącznie do zapewnienia zasięgu WiFi na obszarach zewnętrznych, takich jak parki, stadiony, kempingi, areny itp. gdzie gromadzi się duża liczba użytkowników i uzyskuje dostęp do sieci w wielu różnych kierunkach. Anteny te mogą być nawet wykorzystywane do złożonych zastosowań, takich jak tworzenie sieci miejskich.  

• Wydarzenia i festiwale

Wielokierunkowe anteny WiFi mogą być używane do konfigurowania sieci bezprzewodowych podczas wydarzeń takich jak koncerty, festiwale czy imprezy sportowe. Są idealne do zapewnienia płynnej łączności dużej liczbie uczestników we wszystkich kierunkach.

• Dostawcy bezprzewodowych usług internetowych (WISP)

Wielokierunkowe anteny WiFi są wykorzystywane przez dostawców usług internetowych w celu zapewnienia dostępu do Internetu klientom na dużym obszarze. Ze względu na ich wzór promieniowania, są one w stanie emitować sygnały do dużego obszaru pokrycia.

Korzyści z używania dookólnej anteny WiFi

Wielokierunkowe anteny WiFi są szeroko stosowane w wielu aplikacjach ze względu na oferowane przez nie korzyści. Poniżej opisano kilka zalet stosowania dookólnych anten WiFi w konfiguracjach sieci bezprzewodowych.

• Zasięg 360 stopni

Wielokierunkowe anteny WiFI są w stanie emitować i odbierać sygnały we wszystkich kierunkach w równym stopniu, zapewniając tym samym 360-stopniowy wzór pokrycia. Umożliwia to zapewnienie zasięgu na dużym obszarze bez konieczności ręcznego ustawiania anteny lub podłączania urządzeń.

• Łatwość instalacji

Wielokierunkowe anteny WiFi są niezwykle wygodne w konfiguracji, ponieważ nie wymagają żadnych specjalnych czynności instalacyjnych. Wymagają one minimalnych kroków i mogą być instalowane przez każdego, bez konieczności posiadania zbyt dużej wiedzy specjalistycznej, ponieważ nie muszą być ustawiane w określonych orientacjach lub wyrównaniach, jak w przypadku anten kierunkowych.  

• Obsługa wielu połączeń

Wielokierunkowe anteny WiFi są wszechstronnymi urządzeniami, ponieważ mogą być używane w różnych zastosowaniach do odbierania i przesyłania sygnałów we wszystkich kierunkach. Mogą być używane zarówno w zastosowaniach wewnętrznych, jak i zewnętrznych, a także w zastosowaniach statycznych i ruchomych. Możliwość nadawania i odbierania sygnałów we wszystkich kierunkach sprawia, że są one przydatne w większości zastosowań, takich jak sieci Wi-Fi, transmisje radiowe, pojazdy i statki itp.  

• Stała jakość sygnału

Wielokierunkowe anteny WiFi są zaprojektowane do jednoczesnego przetwarzania sygnałów z wielu kierunków. Dzięki temu są w stanie utrzymać wysoką jakość sygnału nawet podczas nadawania i odbierania sygnałów z wielu urządzeń. Mogą też odbierać sygnały z wielu źródeł jednocześnie. W związku z tym dookólne anteny WiFi są doskonałym rozwiązaniem do konfigurowania sieci w obszarach z wieloma źródłami sygnału lub w środowiskach z dużą ilością zakłóceń.

• Niskie koszty utrzymania

Wielokierunkowe anteny WiFi są generalnie bardziej opłacalne w porównaniu do anten kierunkowych. Mają prostą konstrukcję i są łatwe w instalacji. Są również łatwe w utrzymaniu, ponieważ nie wymagają żadnych specjalnych mechanizmów do umieszczania lub wyrównywania. Anteny dookólne są uważane za niedrogą opcję konfiguracji sieci WiFi.

Ograniczenia dookólnych anten WiFi

Chociaż anteny dookólne są niezwykle przydatne, mogą mieć również pewne ograniczenia i wady.

• Ograniczony zasięg

 Anteny dookólne mają ograniczony zasięg w porównaniu do anten kierunkowych. Ponieważ emitują sygnały we wszystkich kierunkach, ich siła sygnału w jednym kierunku będzie zmniejszona. Dlatego anteny dookólne nie nadają się zbytnio do komunikacji dalekiego zasięgu.

• Zakłócenia

Wielokierunkowe anteny WiFi są narażone na przeszkody i tłumienie ze wszystkich kierunków. W związku z tym napotykają więcej zakłóceń niż anteny kierunkowe. Mają one tendencję do ulegania wpływowi pobliskich urządzeń działających w tym samym zakresie częstotliwości, co może mieć negatywny wpływ na ich ogólną wydajność.

• Niższe wzmocnienie

Ponieważ dookólne anteny WiFi rozprowadzają swoją energię we wszystkich kierunkach, generalnie mają one stosunkowo niższy zysk, biorąc pod uwagę jeden kierunek. Większość tych anten ma zwykle zysk około 12 dBi, chociaż istnieją anteny dookólne o różnych zyskach.   

• Mniej skoncentrowany zasięg

Anteny dookólne emitują sygnały w układzie kołowym, a zatem skupienie sygnałów emitowanych w określonym kierunku może być mniej skoncentrowane, co prowadzi do wycieku sygnału i zmniejszonej wydajności, szczególnie w obszarach o większej liczbie zakłóceń.

• Ograniczona penetracja sygnału:

Ze względu na niższą siłę sygnału w określonym kierunku, dookólne anteny WiFi mogą mieć trudności z przenikaniem przez przeszkody, takie jak ściany, budynki itp. i sygnały mogą być łatwo tłumione. Ponieważ anteny te emitują sygnały we wszystkich kierunkach, ich energia ulega rozproszeniu.

• Zakłócenia wielościeżkowe

Wielokierunkowe anteny WiFi są narażone na zakłócenia wielościeżkowe, co może prowadzić do zniekształcenia sygnału i zmniejszenia wydajności, zwłaszcza w obszarach z przeszkodami, przez które sygnały mogą być odbijane z powrotem w różnych kierunkach.

Antena dookólna a antena kierunkowa

Jak omówiono w całym artykule, anteny dookólne emitują sygnały we wszystkich kierunkach, zapewniając 360-stopniowy zasięg. Z drugiej strony anteny kierunkowe emitują sygnały w określonym kierunku, zapewniając skoncentrowany sygnał o wysokiej sile skierowany w tym kierunku. Anteny dookólne mają lepszą wydajność pod względem obszaru pokrycia. Jednak anteny kierunkowe mają lepszą wydajność, gdy brany jest pod uwagę jeden kierunek, zapewniając lepszą siłę sygnału, większą odległość transmisji, lepszą przepustowość danych i ogólnie lepszą jakość sieci. W oparciu o ich wzorce promieniowania, anteny dookólne lepiej nadają się do zastosowań, które wymagają przesyłania lub odbierania sygnałów we wszystkich kierunkach, zapewniając łączność użytkownikom we wszystkich kierunkach lub do zastosowań, w których kierunek użytkowników stale się zmienia lub jest nieznany.

Ogólnie rzecz biorąc, decyzja między antenami dookólnymi i kierunkowymi zależy od wymagań konkretnego zastosowania.

Obsługa technologii MIMO

Wielokierunkowe anteny WiFi obsługują technologię MIMO (Multiple Input Multiple Output). Gdy dookólne anteny WiFi są używane w konfiguracji MIMO, są w stanie zapewnić wyższe prędkości transmisji danych poprzez jednoczesne przesyłanie i odbieranie sygnałów w wielu strumieniach danych. W konfiguracji MIMO, gdy używanych jest wiele anten dookólnych, poprawia to jakość i niezawodność sygnału, a także jego zasięg. Zmniejsza się również wpływ zakłóceń i przeszkód. Wielokierunkowe anteny WiFi działają lepiej w sieciach MIMO, ponieważ są w stanie efektywnie wykorzystać dostępne widmo i zapewnić wyższą przepustowość przy lepszej stabilności. Jednak konfiguracja tych anten w konfiguracji MIMO jest złożona, ponieważ wymaga dobrze przemyślanego projektu i wdrożenia, a także wymaga odpowiedniej konserwacji. Korzystanie z wielokierunkowych anten WiFi z technologią MIMO wymaga profesjonalnej i technicznej wiedzy w zakresie projektowania anten i tworzenia sieci. W związku z tym koszt będzie również wyższy. W przypadku zastosowań takich jak strumieniowanie wideo HD, gry online, inteligentny dom i przemysłowe IOT, dookólne anteny WiFi z technologią MIMO będą idealne. Wybór pomiędzy technologiami SISO i MIMO zależy od wymagań aplikacji.

Jak daleko sięga dookólna antena WiFi?

Maksymalna odległość, jaką może osiągnąć dookólna antena WiFi, różni się w zależności od jej konstrukcji, środowiska pracy, pasma częstotliwości, w którym działa itp. Zazwyczaj mogą one osiągnąć zasięg do kilkuset metrów, co jest wystarczające dla większości ogólnych zastosowań, takich jak sieci domowe lub biurowe. Anteny te zapewniają zasięg do kilkuset metrów, co jest wystarczające dla większości zastosowań domowych i commercial. Kluczowym czynnikiem wpływającym na maksymalny zasięg anteny dookólnej są przeszkody wynikające z fizycznych struktur lub zakłóceń z innych urządzeń o podobnych zakresach częstotliwości występujących w obszarze zasięgu. W idealnych warunkach, przy minimalnych przeszkodach, mogą one osiągać odległości nawet do kilku kilometrów.

Uwagi dotyczące instalacji

Podobnie jak w przypadku każdego innego typu anteny, podczas instalacji dookólnej anteny WiFi należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę środowisko pracy, w tym warunki pogodowe i wszelkie struktury fizyczne, które mogą stanowić przeszkodę podczas promieniowania sygnału. Dostępne są również wielokierunkowe anteny WiFi odporne na warunki atmosferyczne. Należy wziąć pod uwagę obszary zasięgu i siłę sygnału, wyraźnie identyfikując wszelkie martwe strefy lub obszary o dużych zakłóceniach i słabej sile sygnału. Kluczowe jest zidentyfikowanie właściwych lokalizacji do umieszczenia dookólnych anten WiFi, oceniając wszystkie wymagania dotyczące wydajności aplikacji. Konieczne jest rozważenie opcji montażu oraz kabli i złączy używanych do instalacji. Ogólnie rzecz biorąc, lepiej jest montować anteny na dużych wysokościach, ponieważ są one wtedy narażone na mniejsze zakłócenia.

Wnioski

Anteny dookólne WiFi są najczęściej używanym typem anten dla sieci WiFi. Anteny te są ważne, ponieważ mogą być używane do konfigurowania sieci dla aplikacji, w których kierunek użytkowników stale się zmienia, kierunek jest nieznany lub gdy użytkownicy mogą pochodzić z wielu kierunków. W tym artykule omówiono zalety i wady anten dookólnych oraz przedstawiono krótki przegląd niektórych z najbardziej popularnych przypadków użycia. Przy odpowiednim zrozumieniu różnych parametrów wydajności, rozważań instalacyjnych i różnych typów dostępnych dookólnych anten WiFi, możliwe będzie wybranie optymalnej i idealnej anteny do danego zastosowania.