Antena WiFi omnidirecional: Um guia completo

Uma antena WiFi omnidirecional é um dispositivo concebido para irradiar e receber sinais igualmente em todas as direcções num único plano, oferecendo uma área de cobertura de 360 graus. Isto é ideal para aplicações que requerem que os sinais cheguem a todas as direcções, como em casas, escritórios e espaços públicos. São especificamente úteis para aplicações que dão prioridade a uma cobertura alargada em detrimento do alcance ou da intensidade do sinal numa determinada direção. As antenas WiFi omnidireccionais são uma das melhores soluções para garantir que os dispositivos permanecem ligados a partir de qualquer direção.

Como funciona a antena WiFi omnidirecional

As antenas omnidireccionais WiFi têm vários elementos ou dipolos dispostos num padrão circular ou esférico em torno da antena para irradiar e receber sinais em todas as direcções. Quando um sinal é transmitido a partir da antena, estes elementos à sua volta geram ondas electromagnéticas que se propagam em todas as direcções. Estes elementos estão dispostos de forma a que os sinais gerados por eles se reforcem mutuamente na direção específica devido às suas diferenças de fase. Isto melhora o ganho e a eficiência da antena. Assim, as antenas omnidireccionais são capazes de transmitir sinais a 360 graus à sua volta, dentro da sua área de cobertura, permitindo que os dispositivos se liguem à rede WiFi a partir de qualquer direção. As quedas de sinal e os problemas de qualidade da rede serão mínimos, uma vez que as antenas omnidireccionais não requerem um alinhamento preciso para um funcionamento eficiente.

Tipos de antena WiFi omnidirecional

• Antena exterior omnidirecional em fibra de vidro

Antenas WiFi Omni em fibra de vidro são antenas concebidas para melhorar a intensidade do sinal e a cobertura das redes WiFi. Como o nome sugere, estas antenas são construídas com material de fibra de vidro durável e resistente às intempéries. Isto torna-as antenas ideais para serem utilizadas em aplicações exteriores. Estão disponíveis em várias configurações de desempenho, como baixo ganho, ganho médio e alto ganho, e os utilizadores podem selecionar a melhor opção em função das suas necessidades. As antenas omni de fibra de vidro são fáceis de instalar e manter, uma vez que podem ser convenientemente montadas em postes ou estruturas e são compatíveis com a maioria dos routers WiFi e pontos de acesso disponíveis. Estas antenas são normalmente utilizadas em aplicações exteriores de grandes dimensões, como parques, campus, etc. Também são utilizadas em aplicações marítimas, agrícolas, industriais, para configurar redes WiFi em toda a cidade, redes WiFi para zonas rurais e remotas, locais de eventos como estádios, centros de convenções, arenas, etc.

• Antena de pato de borracha

O Antena WiFi Rubber Duck é uma antena WiFi omnidirecional que se assemelha a um pato de borracha e, como qualquer outra antena omnidirecional, também é capaz de irradiar sinais em todas as direcções. Este tipo de antena tem uma cobertura de 360 graus e, por isso, é muito utilizada em aplicações que exigem que os utilizadores sejam detectados a partir de qualquer direção. As antenas de pato de borracha são simples, fáceis de instalar, duradouras e económicas. As antenas de pato de borracha são utilizadas apenas em dispositivos IoT, redes WiFi domésticas, aplicações móveis ou portáteis, hotspots WiFi públicos em locais como bibliotecas, cafés, etc. Uma vez que transmitem em todas as direcções, podem ser mais susceptíveis a interferências de outros dispositivos que operam na mesma frequência e, por conseguinte, podem levar a um desempenho reduzido em ambientes com muita gente.

• Antena de montagem no teto

As antenas WiFi omnidireccionais de montagem no teto são fáceis de montar no teto e são geralmente utilizadas para distribuir sinais celulares e WiFi por todo um edifício ou área. São fáceis de instalar e, normalmente, estão sujeitas a menos interferências. Estas antenas também são utilizadas para aplicações como LoRA, LTE-M e NB-IoT. Na maioria dos casos de utilização, as antenas de montagem no teto são utilizadas para aplicações interiores.

• Antena de chicote

As antenas WiFi omnidireccionais de chicote têm forma cilíndrica e estão disponíveis em diferentes frequências de funcionamento. São utilizadas para diferentes aplicações, como câmaras de segurança integradas em WiFi, dispositivos IoT, drones, etc.

• Antena de montagem magnética

As antenas magnéticas WiFi são um tipo de antenas omnidireccionais que podem ser facilmente fixadas a uma superfície metálica para melhorar a receção do sinal WiFi. São pequenas, portáteis, fáceis de instalar e económicas. São normalmente utilizadas em aplicações como acessórios em veículos para melhorar a receção de sinais teóricos, redes WiFi para instalações temporárias, como eventos, feiras comerciais ou espaços de trabalho temporários, em redes WiFi domésticas e de escritório, etc.

Principais caraterísticas das antenas omnidireccionais

• Bandas de frequência

As antenas omnidireccionais WiFi funcionam em diferentes bandas de frequência e as bandas de frequência mais comuns são as bandas 2.4 GHz, 5 GHz e a mais recente 6 GHz.

A banda 2.4 GHz situa-se normalmente entre 2.4 GHz e 2.5 GHz e tem 11 canais nos Estados Unidos, 13 na Europa e até 14 na Ásia. Devido à baixa frequência e ao elevado comprimento de onda, são capazes de penetrar através de obstáculos melhor do que outras bandas de frequência e são geralmente compatíveis com a maioria dos dispositivos. No entanto, uma vez que esta banda de frequência é utilizada por outras tecnologias, como o Bluetooth e a comunicação por micro-ondas, o tráfego da rede ficará congestionado, o que poderá conduzir a uma comunicação de má qualidade. A banda de frequência 2.4 GHz é ideal para casos de utilização geral, como navegação na Web, correio eletrónico e dispositivos IoT.

A banda 5 GHz situa-se normalmente entre 5,15 GHz e 5,85 GHz e tem cerca de 23 canais não sobrepostos nos EUA. Esta banda de frequências tem melhores débitos de dados e menos interferências do que a banda 2,4 GHz e é menos concorrida. Mas como o comprimento de onda é mais curto, o poder de penetração é menor e pode ser facilmente atenuado por obstruções no trajeto de comunicação. Os dispositivos mais antigos poderão não suportar a banda 5 GHz. A banda de frequência 5 GHz é ideal para aplicações de elevada largura de banda, como transmissão de vídeo HD, jogos em linha, videoconferência, etc.

A banda 6 GHz situa-se normalmente entre 5,925 GHz e 7,125 GHz e tem um maior número de canais disponíveis. Esta banda de frequência tem taxas de dados ainda melhores e menos interferências em comparação com a banda 5 GHz e é menos concorrida. No entanto, como o comprimento de onda é mais curto, o poder de penetração é ainda mais baixo do que no 5GHz e, por conseguinte, mais propenso a interferências. Esta banda requer dispositivos que suportem especificamente a banda 6 GHz. A banda de frequência 6 GHz é ideal para aplicações de largura de banda ultraelevada e ambientes densos com um grande número de utilizadores.

• Ganho (dBi)

O ganho de uma antena omnidirecional WiFi é uma medida da eficácia com que a antena pode direcionar sinais numa determinada direção, em comparação com uma antena isotrópica ideal que irradia igualmente em todas as direcções. As antenas WiFi omnidireccionais estão disponíveis em diferentes valores de ganho. Normalmente, as antenas omnidireccionais de ganho elevado têm um padrão de radiação mais plano e comprimido, o que significa que podem cobrir uma distância horizontal maior, mas com uma cobertura vertical reduzida, tornando-as opções de antenas WiFi ideais para aplicações como armazéns, espaços de escritórios abertos ou ambientes exteriores. As antenas WiFi omnidireccionais de menor ganho têm um padrão de radiação esférico com uma maior cobertura vertical e um menor alcance horizontal, o que as torna uma melhor opção para aplicações como redes WiFi em edifícios de vários andares.

• Polarização

As antenas omnidireccionais WiFi podem ter vários tipos de polarização, como a polarização vertical, a polarização horizontal, a polarização inclinada ou a polarização dupla.

Na polarização vertical, o campo elétrico da onda de sinal é orientado verticalmente e é normalmente utilizado em redes WiFi para áreas urbanas ou suburbanas.

Na polarização horizontal, o campo elétrico da onda de sinal é orientado horizontalmente e é normalmente utilizado em aplicações ponto a ponto.

Na polarização oblíqua, o campo elétrico é orientado num ângulo positivo ou negativo de 45 graus e é normalmente utilizado em ambientes multipercurso ou em sistemas MIMO, uma vez que a interferência pode ser reduzida e o rendimento e a fiabilidade podem ser melhorados.

Na polarização dupla, dois dos tipos de polarização mencionados acima são combinados para maximizar o uso do espetro e melhorar a versatilidade da rede. Este modo de polarização é amplamente utilizado em redes modernas, como sistemas MIMO e aplicações de formação de feixes.

• VSWR (Rácio de onda estacionária de tensão)

O rácio de onda estacionária de tensão (VSWR) é uma medida da eficiência da transferência de potência da linha de transmissão para a antena. Quanto mais baixo for o valor de VSWR, melhor será o desempenho, uma vez que as impedâncias coincidem e a eficiência será maior. A qualidade do sinal também será melhor e o alcance e a área de cobertura também melhorarão.

• Largura de banda e eficiência

A largura de banda é uma medida do espetro disponível e do rendimento da antena. As larguras de banda mais largas permitem uma taxa de dados mais elevada e as larguras de banda estreitas têm um desempenho limitado. No entanto, as larguras de banda mais largas são mais susceptíveis a interferências do que as antenas WiFi omnidireccionais com larguras de banda estreitas. As antenas com uma largura de banda mais larga terão mais canais de transmissão e, por conseguinte, menos tráfego do que as antenas de largura de banda estreita. Por conseguinte, as antenas omnidireccionais com larguras de banda mais largas terão um melhor desempenho em ambientes de elevada densidade com um grande número de utilizadores.

As antenas WiFi omnidireccionais estão disponíveis em diferentes níveis de eficiência. As antenas com maior eficiência têm melhor desempenho, com maior intensidade de sinal, maior fiabilidade, consumo de energia eficaz e maior alcance e área de cobertura.   

• Padrão de radiação

As antenas omnidireccionais irradiam sinais em todas as direcções e têm um padrão de radiação em forma de donut. Devido a este padrão de radiação, têm uma ampla área de cobertura horizontal, mas um alcance vertical limitado.

Para que serve uma antena WiFi omnidirecional?

As antenas omnidireccionais são utilizadas numa vasta gama de aplicações, desde ambientes residenciais e pequenos escritórios até grandes áreas públicas com elevada densidade de utilizadores. As antenas WiFi omnidireccionais são geralmente utilizadas para aplicações que exigem que os utilizadores se liguem a partir de todas as direcções. Alguns dos casos de utilização mais comuns para as antenas WiFi omnidireccionais são apresentados em seguida.

• Redes WiFi em casa ou no escritório

As antenas WiFi omnidireccionais são utilizadas para alargar o alcance de uma rede WiFi doméstica ou de escritório, de modo a que os sinais possam chegar a todas as áreas do edifício. Em edifícios ou escritórios maiores, onde um grande número de utilizadores se ligará à rede a partir de todas as direcções, é essencial ter uma antena que possa fornecer conetividade de forma fiável. Para estes casos de utilização, as antenas omnidireccionais são ideais, uma vez que podem ser instaladas numa localização central e fornecer cobertura a todos os pisos e áreas sem a necessidade de várias antenas direcionais.

• Redes WiFi públicas

As antenas WiFi omnidireccionais são amplamente utilizadas para configurar hotspots WiFi ou redes WiFi públicas, uma vez que permitem aos utilizadores ligarem-se de forma fiável a partir de qualquer direção, mesmo quando se deslocam. São normalmente utilizadas em locais públicos, como aeroportos, cafés, bibliotecas e centros comerciais, para fornecer acesso WiFi a um grande número de utilizadores ou dispositivos.

• Redes WiFi exteriores

As antenas WiFi omnidireccionais são utilizadas apenas para fornecer cobertura WiFi em áreas exteriores, como parques, estádios, parques de campismo, arenas, etc., onde se reunirá um grande número de utilizadores que acederão à rede em várias direcções diferentes. Estas antenas podem mesmo ser utilizadas para aplicações complexas, como a criação de redes à escala da cidade.  

• Eventos e festivais

As antenas WiFi omnidireccionais podem ser utilizadas para configurar redes sem fios em eventos como concertos, festivais ou eventos desportivos. São ideais para fornecer conetividade sem falhas a um grande número de participantes em todas as direcções.

• Fornecedores de serviços Internet sem fios (WISP)

As antenas WiFi omnidireccionais são utilizadas pelos ISPs para fornecer acesso à Internet aos clientes numa vasta área. Devido ao seu padrão de radiação, são capazes de irradiar os sinais para uma grande área de cobertura.

Vantagens da utilização de uma antena WiFi omnidirecional

As antenas WiFi omnidireccionais são amplamente utilizadas em muitas aplicações devido às vantagens que oferecem. Abaixo estão descritas algumas das vantagens da utilização de antenas WiFi omnidireccionais para a configuração de redes sem fios.

• Cobertura de 360 graus

As antenas WiFI omnidireccionais são capazes de irradiar e receber sinais em todas as direcções de forma igual, proporcionando assim um padrão de cobertura de 360 graus. Isto torna possível fornecer cobertura a uma grande área sem qualquer necessidade de alinhamento manual da antena ou dos dispositivos de ligação.

• Facilidade de instalação

As antenas WiFi omnidireccionais são extremamente práticas de instalar, uma vez que não requerem nenhuma tarefa de instalação especial. Requerem passos mínimos e podem ser instaladas por qualquer pessoa sem exigir demasiada experiência profissional, uma vez que não precisam de ser instaladas em orientações ou alinhamentos específicos como uma antena direcional.  

• Suporte para ligações múltiplas

As antenas WiFi omnidireccionais são dispositivos versáteis, uma vez que podem ser utilizadas em várias aplicações para receber e transmitir sinais em todas as direcções. Podem ser utilizadas tanto em aplicações interiores como exteriores, bem como em aplicações estáticas e móveis. A capacidade de transmitir e receber sinais em todas as direcções torna-as úteis para a maioria das aplicações, como redes Wi-Fi, radiodifusão, veículos e navios, etc.  

• Qualidade de sinal consistente

As antenas WiFi omnidireccionais são concebidas para processar simultaneamente sinais de várias direcções. Assim, são capazes de manter uma elevada qualidade de força mesmo quando transmitem e recebem sinais de vários dispositivos. E podem receber sinais de várias fontes em simultâneo. Como tal, as antenas WiFi omnidireccionais são uma óptima opção para configurar redes em áreas com várias fontes de sinal ou em ambientes com muitas interferências.

• Manutenção reduzida

As antenas WiFi omnidireccionais são geralmente mais económicas do que as antenas direcionais. Têm um design simples e são fáceis de instalar. Também são fáceis de manter, uma vez que não requerem quaisquer mecanismos especiais de colocação ou alinhamento. As antenas omnidireccionais são consideradas uma opção económica para a instalação de redes WiFi.

Limitações das Antenas WiFi Omnidireccionais

Embora as antenas omnidireccionais sejam extremamente úteis, também podem ter algumas limitações e desvantagens.

• Alcance limitado

 As antenas omnidireccionais têm um alcance limitado em comparação com as antenas direcionais. Uma vez que irradiam sinais em todas as direcções, a intensidade do sinal numa direção será reduzida. Por conseguinte, as antenas omnidireccionais não são muito adequadas para comunicações de longo alcance.

• Interferência

As antenas WiFi omnidireccionais estão sujeitas a obstáculos e atenuação de todas as direcções. Por isso, sofrem mais interferências do que as antenas direcionais. Tendem a ser afectadas por dispositivos próximos que funcionam na mesma gama de frequências, pelo que o seu desempenho geral pode ser afetado negativamente.

• Ganho inferior

Uma vez que as antenas WiFi omnidireccionais distribuem a sua energia em todas as direcções, têm geralmente um ganho relativamente menor quando se considera uma única direção. A maioria destas antenas tende a ter um ganho de cerca de 12 dBi, embora existam antenas omnidireccionais com ganhos variados.   

• Cobertura menos direcionada

As antenas omnidireccionais irradiam sinais num padrão circular e, por conseguinte, a incidência dos sinais irradiados para uma direção específica pode ser menos concentrada, o que conduz a fugas de sinal e a uma eficiência reduzida, especialmente em zonas com mais interferências.

• Penetração de sinal limitada:

Devido à menor intensidade do sinal numa determinada direção, as antenas WiFi omnidireccionais podem ter dificuldade em penetrar em obstáculos como paredes, edifícios, etc., e os sinais podem ser facilmente atenuados. Uma vez que estas antenas irradiam sinais em todas as direcções, a sua energia é dispersa.

• Interferência multipercurso

As antenas WiFi omnidireccionais estão sujeitas a interferências multipercurso, o que pode levar à distorção do sinal e a um desempenho reduzido, especialmente em áreas com obstruções através das quais os sinais podem ser reflectidos em diferentes direcções.

Antena omnidirecional vs antena direcional

Conforme discutido ao longo do artigo, as antenas omnidireccionais irradiam sinais em todas as direcções, proporcionando uma cobertura de 360 graus. As antenas direcionais, por outro lado, irradiam sinais numa direção específica, fornecendo um sinal de alta intensidade direcionado para essa direção. As antenas omnidireccionais têm um melhor desempenho em termos de área de cobertura. No entanto, as antenas direcionais têm um desempenho superior quando se considera uma única direção, proporcionando uma melhor intensidade do sinal, uma maior distância de transmissão, um melhor débito de dados e, em geral, uma melhor qualidade da rede. Com base nos seus padrões de radiação, as antenas omnidireccionais são mais adequadas para aplicações que exigem que os sinais sejam transmitidos ou recebidos em todas as direcções, proporcionando conetividade aos utilizadores em todas as direcções ou para aplicações em que a direção dos utilizadores varia constantemente ou é desconhecida.

Em geral, a decisão entre antenas omnidireccionais e direcionais depende dos requisitos da aplicação específica.

Suporte para a tecnologia MIMO

As antenas WiFi omnidireccionais suportam a tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output). Quando as antenas WiFi omnidireccionais são utilizadas na configuração MIMO, são capazes de facilitar taxas de dados mais elevadas através da transmissão e receção de sinais em vários fluxos de dados em simultâneo. Na configuração MIMO, quando são utilizadas várias antenas omnidireccionais, melhora a qualidade e a fiabilidade do sinal, bem como o alcance que este pode atingir. O impacto das interferências e dos obstáculos também será reduzido. As antenas WiFi omnidireccionais têm um melhor desempenho nas redes MIMO, uma vez que conseguem utilizar eficazmente o espetro disponível e proporcionar um débito mais elevado com melhor estabilidade. No entanto, a instalação destas antenas na configuração MIMO é complexa, pois exige uma conceção e uma implementação bem pensadas, bem como uma manutenção adequada. A utilização de antenas WiFi omnidireccionais com tecnologia MIMO exige conhecimentos profissionais e técnicos especializados na conceção de antenas e na ligação em rede. Por conseguinte, o custo também será mais elevado. Para aplicações como a transmissão de vídeo HD, jogos online, casa inteligente e IOT industrial, as antenas WiFi omnidireccionais com tecnologia MIMO são ideais. A escolha entre as tecnologias SISO e MIMO depende dos requisitos da aplicação.

Qual a distância que uma antena WiFi omnidirecional alcança?

A distância máxima que uma antena WiFi omnidirecional pode alcançar varia consoante a sua conceção, o ambiente de funcionamento, a banda de frequência em que funciona, etc. Normalmente, podem alcançar até várias centenas de metros, o que é suficiente para a maioria das aplicações gerais, como redes domésticas ou de escritório. Estas antenas oferecem uma cobertura até várias centenas de metros, suficiente para a maioria das aplicações residenciais e comerciais. Um fator essencial que afecta o alcance máximo de uma antena omnidirecional são os obstáculos de estruturas físicas ou a interferência de outros dispositivos em gamas de frequência semelhantes que ocorram na área de cobertura. Em condições perfeitas, com o mínimo de obstáculos, podem mesmo atingir distâncias de vários quilómetros.

Considerações sobre a instalação

Tal como acontece com a instalação de qualquer outro tipo de antena, é necessário ter em conta vários factores ao instalar uma antena WiFi omnidirecional. É importante ter em conta o ambiente de funcionamento, incluindo as condições climatéricas e quaisquer estruturas físicas que possam constituir obstáculos durante a radiação do sinal. Também estão disponíveis antenas WiFi omnidireccionais à prova de intempéries. As áreas de cobertura e a intensidade do sinal devem ser consideradas, identificando claramente quaisquer zonas mortas ou áreas com elevada interferência e fraca intensidade de sinal. É crucial identificar os locais certos para colocar as antenas WiFi omnidireccionais, avaliando todos os requisitos de desempenho das aplicações. É necessário ter em conta as opções de montagem e os cabos e conectores utilizados para a instalação. Geralmente, os locais mais elevados são melhores para montar estas antenas, uma vez que estão sujeitas a menos interferências.

Conclusão

As antenas WiFi omnidireccionais são o tipo de antena mais utilizado nas redes WiFi. Estas antenas são importantes, pois podem ser utilizadas para configurar redes para aplicações em que a direção dos utilizadores varia constantemente, a direção é desconhecida ou quando os utilizadores podem vir de várias direcções. Este artigo abordou os prós e os contras das antenas omnidireccionais e forneceu uma breve descrição de alguns dos casos de utilização mais comuns. Com uma compreensão adequada dos diferentes parâmetros de desempenho, das considerações de instalação e dos diferentes tipos de antenas WiFi omnidireccionais disponíveis, será possível selecionar uma antena óptima e ideal para uma aplicação.