Всенаправленная антенна WiFi: Полное руководство

Всенаправленная антенна WiFi - это устройство, предназначенное для излучения и приема сигналов в равной степени во всех направлениях в одной плоскости, обеспечивая зону покрытия в 360 градусов. Это идеальное решение для приложений, в которых сигналы должны достигать всех направлений, например, в домах, офисах и общественных местах. Они особенно полезны для приложений, в которых приоритетом является широкое покрытие, а не дальность или сила сигнала в определенном направлении. Всенаправленные антенны WiFi - это одно из лучших решений для обеспечения связи между устройствами с любого направления.

Как работает всенаправленная антенна WiFi

Всенаправленные антенны WiFi имеют несколько элементов или диполей, расположенных по кругу или сферически вокруг антенны для излучения и приема сигналов во всех направлениях. Когда сигнал передается от антенны, эти элементы вокруг нее генерируют электромагнитные волны которые распространяются во всех направлениях. Эти элементы расположены таким образом, что генерируемые ими сигналы усиливают друг друга в определенном направлении за счет разности фаз. Это повышает коэффициент усиления и эффективность антенны. Таким образом, всенаправленные антенны способны передавать сигналы на 360 градусов вокруг себя в зоне покрытия, что позволяет устройствам подключаться к сети WiFi с любого направления. Пропадание сигнала и проблемы с качеством сети будут минимальными, поскольку всенаправленные антенны не требуют точного выравнивания для эффективной работы.

Типы всенаправленных антенн WiFi

• Стекловолоконная наружная антенна omni

Антенны WiFi Omni из стекловолокна это антенны, предназначенные для повышения мощности сигнала и увеличения зоны покрытия сетей WiFi. Как следует из названия, в конструкции этих антенн используется прочный стекловолоконный материал, устойчивый к атмосферным воздействиям. Это делает их идеальными антеннами для использования вне помещений. Они доступны в различных конфигурациях, таких как низкий коэффициент усиления, средний коэффициент усиления и высокий коэффициент усиления, и пользователи могут выбрать наилучший вариант в зависимости от своих требований. Стекловолоконные омни-антенны просты в установке и обслуживании, так как их можно удобно установить на столбах или конструкциях, и они совместимы с большинством доступных WiFi роутеров и точек доступа. Эти антенны обычно используются для больших открытых площадок, таких как парки, кампусы и т.д. Они также используются в морских приложениях, в сельском хозяйстве, на промышленных объектах, для организации городских WiFi сетей, WiFi сетей для сельских и удаленных районов, в местах проведения мероприятий, таких как стадионы, конференц-центры, арены и т.д.

• Антенна для резиновой уточки

Сайт Антенна WiFi Rubber Duck это всенаправленная WiFi антенна, которая выглядит как резиновая уточка и, как и другие всенаправленные антенны, способна излучать сигналы во всех направлениях. Этот тип антенн имеет охват 360 градусов и, следовательно, широко используется в приложениях, где требуется обнаружение пользователей с любого направления. Антенны типа "резиновая утка" просты, удобны в установке, долговечны и экономически эффективны. Антенны типа "резиновая утка" используются только в IoT-устройствах, домашних сетях WiFi, мобильных или портативных приложениях, общественных точках доступа WiFi в таких местах, как библиотеки, кафе и т. д. Поскольку они вещают во всех направлениях, они могут быть более восприимчивы к помехам от других устройств, работающих на той же частоте, и, следовательно, могут привести к снижению производительности в условиях большого скопления людей.

• Антенна для потолочного крепления

Потолочные всенаправленные WiFi антенны легко монтируются на потолок и обычно используются для распространения сигналов сотовой связи и WiFi по зданию или территории. Они просты в установке и, как правило, подвержены меньшим помехам. Эти антенны также используются в таких приложениях, как LoRA, LTE-M и NB-IoT. В большинстве случаев потолочные антенны используются для установки внутри помещений.

• Хлыстовая антенна

Хлыстовые всенаправленные WiFi антенны имеют цилиндрическую форму и доступны в различных рабочих частотах. Они используются для различных приложений, таких как WiFi интегрированные камеры безопасности, устройства IoT, беспилотники и т.д.

• Антенна на магнитном креплении

Магнитные антенны WiFi - это тип всенаправленных антенн, которые можно легко прикрепить к металлической поверхности для улучшения приема сигнала WiFi. Они небольшие, портативные, простые в установке и экономически эффективные. Они обычно используются в таких приложениях, как прикрепление к транспортным средствам для улучшения приема теоретического сигнала, WiFi сети для временных установок, таких как мероприятия, торговые выставки или временные рабочие места, в домашних и офисных WiFi сетях и т.д.

Ключевые особенности всенаправленных антенн

• Частотные диапазоны

Всенаправленные антенны WiFi работают в различных частотных диапазонах, и наиболее ко1TP14Тонными являются диапазоны 2,4 GHz, 5 GHz и новейший 6 GHz.

Диапазон 2,4 GHz обычно составляет от 2,4 GHz до 2,5 GHz и имеет 11 каналов в Соединенных Штатах, 13 - в Европе и до 14 - в Азии. Благодаря низкой частоте и большой длине волны, они способны проникать через препятствия лучше, чем другие частотные диапазоны, и, как правило, совместимы с большинством устройств. Но поскольку этот частотный диапазон используется и другими технологиями, такими как bluetooth и микроволновая communication, сетевой трафик будет перегружен, что может привести к низкому качеству communication. Частотный диапазон 2,4 GHz идеально подходит для общих случаев использования, таких как просмотр веб-страниц, электронная почта и IoT-устройства.

Диапазон 5 GHz обычно составляет от 5,15 GHz до 5,85 GHz и имеет около 23 непересекающихся каналов в США. Этот частотный диапазон имеет лучшую скорость передачи данных и меньше помех по сравнению с диапазоном 2,4 GHz и менее перегружен. Но поскольку длина волны короче, мощность проникновения ниже и может быть легко ослаблена препятствиями на пути со1TP14Туникации. Старые устройства могут не поддерживать диапазон 5 GHz. Частотный диапазон 5 GHz идеально подходит для приложений с высокой пропускной способностью, таких как потоковое HD-видео, онлайн-игры, видеоконференции и т. д.

Диапазон 6 GHz обычно находится между 5,925 GHz и 7,125 GHz и имеет большее количество доступных каналов. В этом диапазоне частот скорость передачи данных еще выше, а помех меньше, чем в диапазоне 5 GHz, и он менее переполнен. Но поскольку длина волны короче, проникающая способность еще ниже, чем у 5GHz, и, следовательно, он еще больше подвержен помехам. Для работы в этом диапазоне требуются устройства, специально поддерживающие диапазон 6 GHz. Частотный диапазон 6 GHz идеально подходит для приложений со сверхвысокой пропускной способностью и плотных сред с большим количеством пользователей.

• Усиление (dBi)

Коэффициент усиления всенаправленной антенны WiFi - это показатель того, насколько эффективно антенна может направлять сигналы в определенном направлении по сравнению с идеальной изотропной антенной, которая излучает одинаково во всех направлениях. Всенаправленные антенны WiFi могут иметь различные значения коэффициента усиления. Как правило, всенаправленные антенны с высоким коэффициентом усиления имеют более плоскую, более сжатую диаграмму направленности излучения, что означает, что они могут покрывать большее горизонтальное расстояние, но с меньшим вертикальным покрытием, что делает их идеальными WiFi антеннами для таких приложений, как склады, открытые офисные помещения или открытые среды. Всенаправленные WiFi антенны с меньшим коэффициентом усиления имеют сферическую диаграмму направленности излучения с большим вертикальным покрытием и меньшим горизонтальным охватом, что делает их лучшим вариантом для таких приложений, как WiFi сети в многоэтажных зданиях.

• Поляризация

Всенаправленные антенны WiFi могут иметь различные типы поляризации, такие как вертикальная, горизонтальная, наклонная или двойная поляризация.

При вертикальной поляризации электрическое поле сигнальной волны ориентировано вертикально, что обычно используется в сетях WiFi для городских или пригородных районов.

При горизонтальной поляризации электрическое поле сигнальной волны ориентировано горизонтально и обычно используется в системах "точка-точка".

При косой поляризации электрическое поле направлено под положительным или отрицательным углом 45 градусов и обычно используется в многолучевых средах или системах MIMO, так как при этом снижается уровень помех, повышается пропускная способность и надежность.

При двойной поляризации два вышеупомянутых типа поляризации объединяются вместе для максимального использования спектра и повышения универсальности сети. Этот режим поляризации широко используется в современных сетях, таких как системы MIMO и приложения с формированием луча.

• VSWR (коэффициент стоячей волны напряжения)

Коэффициент стоячей волны по напряжению (VSWR) - это показатель эффективности передачи энергии от линии передачи к антенне. Чем меньше значение VSWR, тем лучше характеристики, поскольку импедансы совпадают и эффективность выше. Качество сигнала также будет выше, а дальность и зона покрытия - больше.

• Пропускная способность и эффективность

Полоса пропускания - это показатель доступного спектра и пропускной способности антенны. Более широкие полосы пропускания обеспечивают более высокую скорость передачи данных, а узкие полосы пропускания имеют ограниченную производительность. Однако антенны с широкой полосой пропускания более чувствительны к помехам, чем всенаправленные антенны WiFi с узкой полосой пропускания. Антенны с более широкой полосой пропускания имеют больше каналов для передачи данных и, следовательно, меньше трафика по сравнению с антеннами с узкой полосой пропускания. Следовательно, всенаправленные антенны с более широкой полосой пропускания будут иметь лучшую производительность в условиях высокой плотности окружающей среды с большим количеством пользователей.

Всенаправленные антенны WiFi выпускаются с различными уровнями эффективности. Антенны с более высокой эффективностью обладают лучшими характеристиками: большим уровнем сигнала, более высокой надежностью, низким энергопотреблением, большим радиусом действия и зоной покрытия.   

• Диаграмма направленности излучения

Всенаправленные антенны излучают сигналы во всех направлениях и имеют диаграмму направленности в виде пончика. Благодаря такой диаграмме излучения они имеют широкую горизонтальную зону покрытия, но ограниченный вертикальный охват.

Для чего используется всенаправленная антенна WiFi?

Всенаправленные антенны используются в широком спектре приложений - от жилых помещений и небольших офисов до больших общественных зон с высокой плотностью пользователей. Всенаправленные антенны WiFi обычно используются для приложений, требующих подключения пользователей со всех сторон. Ниже рассмотрены некоторые из наиболее часто встречающихся случаев использования всенаправленных антенн WiFi.

• Домашние или офисные сети WiFi

Всенаправленные антенны WiFi используются для увеличения радиуса действия домашней или офисной сети WiFi, чтобы сигналы достигали всех помещений здания. В больших зданиях или офисах, где большое количество пользователей будет подключаться к сети со всех сторон, очень важно иметь антенну, которая может надежно обеспечить связь. Для таких случаев идеально подходят всенаправленные антенны, поскольку их можно установить в центральном месте и обеспечить покрытие всех этажей и зон без необходимости использования нескольких направленных антенн.

• Общественные сети WiFi

Всенаправленные антенны WiFi широко используются для организации точек доступа WiFi или публичных сетей WiFi, поскольку они позволяют пользователям надежно подключаться с любого направления даже при движении. Они обычно используются в общественных местах, таких как аэропорты, кафе, библиотеки, торговые центры, чтобы обеспечить доступ к WiFi большому количеству пользователей или устройств.

• Наружные сети WiFi

Всенаправленные WiFi антенны используются только для обеспечения покрытия WiFi на открытых площадках, таких как парки, стадионы, кемпинги, арены и т.д., где собирается большое количество пользователей, которые будут получать доступ к сети в разных направлениях. Эти антенны могут использоваться даже в таких сложных приложениях, как создание общегородских сетей.  

• События и фестивали

Всенаправленные антенны WiFi можно использовать для организации беспроводных сетей на таких мероприятиях, как концерты, фестивали или спортивные соревнования. Они идеально подходят для обеспечения бесперебойной связи с большим количеством участников во всех направлениях.

• Поставщики услуг беспроводного доступа в Интернет (WISPs)

Всенаправленные антенны WiFi используются провайдерами для предоставления доступа в Интернет клиентам на большой территории. Благодаря своей диаграмме направленности они способны излучать сигналы в большой зоне покрытия.

Преимущества использования всенаправленной антенны WiFi

Всенаправленные антенны WiFi широко используются во многих приложениях благодаря своим преимуществам. Ниже описаны некоторые из преимуществ использования всенаправленных антенн WiFi для создания беспроводных сетей.

• 360-градусное покрытие

Всенаправленные WiFI-антенны способны излучать и принимать сигналы во всех направлениях одинаково, обеспечивая 360-градусную зону покрытия. Это позволяет обеспечить покрытие на большой площади без необходимости ручного выравнивания антенны или подключаемых устройств.

• Простота установки

Всенаправленные антенны WiFi очень удобны в настройке, поскольку не требуют специальных действий по установке. Они требуют минимальных действий и могут быть установлены любым человеком, не требуя слишком большого профессионального опыта, поскольку их не нужно устанавливать в определенных ориентациях или выравниваниях, как направленные антенны.  

• Поддержка нескольких соединений

Всенаправленные антенны WiFi - это универсальные устройства, поскольку они могут использоваться в различных приложениях для приема и передачи сигналов во всех направлениях. Их можно использовать как в помещениях, так и на улице, а также в статичных и подвижных приложениях. Способность передавать и принимать сигналы во всех направлениях делает их полезными для большинства приложений, таких как сети Wi-Fi, радиовещание, транспортные средства, корабли и т. д.  

• Постоянное качество сигнала

Всенаправленные антенны WiFi предназначены для одновременной обработки сигналов с нескольких направлений. Таким образом, они способны поддерживать высокое качество сигнала даже при передаче и приеме сигналов от нескольких устройств. Кроме того, они могут принимать сигналы от нескольких источников одновременно. Поэтому всенаправленные WiFi антенны - отличный вариант для организации сетей в местах с несколькими источниками сигнала или в условиях сильных помех.

• Не требует особого ухода

Всенаправленные антенны WiFi, как правило, более экономичны по сравнению с направленными антеннами. Они просты по конструкции и легко устанавливаются. Их также легко обслуживать, поскольку они не требуют специальных механизмов для размещения или выравнивания. Всенаправленные антенны считаются бюджетным вариантом для создания сетей WiFi.

Ограничения всенаправленных антенн WiFi

Хотя всенаправленные антенны чрезвычайно полезны, они могут иметь определенные ограничения и недостатки.

• Ограниченный ассортимент

 Всенаправленные антенны имеют ограниченный радиус действия по сравнению с направленными антеннами. Поскольку они излучают сигналы во всех направлениях, сила их сигнала в одном направлении уменьшается. Следовательно, всенаправленные антенны не слишком подходят для дальних со1TP14Туникаций.

• Помехи

Всенаправленные антенны WiFi подвержены воздействию препятствий и затуханию со всех сторон. Следовательно, они сталкиваются с большим количеством помех, чем направленные антенны. На них, как правило, влияют соседние устройства, работающие в том же частотном диапазоне, что может негативно сказаться на их общей производительности.

• Низкое усиление

Поскольку всенаправленные антенны WiFi распределяют энергию во всех направлениях, они обычно имеют относительно меньший коэффициент усиления, если рассматривать одно направление. Большинство таких антенн имеют коэффициент усиления около 12 dBi, хотя есть всенаправленные антенны с разным коэффициентом усиления.   

• Менее целенаправленное освещение

Всенаправленные антенны излучают сигналы в круговой диаграмме направленности, поэтому фокус сигналов, излучаемых в определенном направлении, может быть менее сфокусированным, что приводит к утечке сигнала и снижению эффективности, особенно в зонах с большим количеством помех.

• Ограниченное проникновение сигнала:

Из-за меньшей силы сигнала в определенном направлении всенаправленные антенны WiFi с трудом проникают через препятствия, такие как стены, здания и т. д., и сигналы легко затухают. Поскольку эти антенны излучают сигналы во всех направлениях, их энергия рассеивается.

• Многопутевые помехи

Всенаправленные антенны WiFi подвержены многолучевым помехам, что может привести к искажению сигнала и снижению производительности, особенно в зонах с препятствиями, через которые сигналы могут отражаться в разных направлениях.

Всенаправленная антенна против направленной антенны

Как уже говорилось в статье, всенаправленные антенны излучают сигналы во всех направлениях, обеспечивая покрытие в 360 градусов. Направленные антенны, с другой стороны, излучают сигнал в определенном направлении, обеспечивая сфокусированный сигнал высокой силы, направленный в эту сторону. Всенаправленные антенны имеют лучшую производительность с точки зрения зоны покрытия. Однако направленные антенны имеют лучшие характеристики, когда рассматривается одно направление, обеспечивая более высокий уровень сигнала, большее расстояние передачи, лучшую пропускную способность и общее лучшее качество сети. Исходя из диаграммы направленности излучения, всенаправленные антенны лучше подходят для приложений, требующих передачи или приема сигналов во всех направлениях, обеспечивая связь для пользователей во всех направлениях, или для приложений, в которых направление движения пользователей постоянно меняется или неизвестно.

В целом, выбор между всенаправленными и направленными антеннами зависит от требований конкретного приложения.

Поддержка технологии MIMO

Всенаправленные антенны WiFi поддерживают технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output). Когда всенаправленные антенны WiFi используются в конфигурации MIMO, они способны обеспечить более высокую скорость передачи данных, передавая и принимая сигналы в нескольких потоках данных одновременно. При использовании нескольких всенаправленных антенн в конфигурации MIMO улучшается качество и надежность сигнала, а также увеличивается радиус его действия. Также снижается влияние помех и препятствий. Всенаправленные антенны WiFi лучше работают в сетях MIMO, поскольку они способны эффективно использовать доступный спектр и обеспечивать более высокую пропускную способность при лучшей стабильности. Однако настройка этих антенн в конфигурации MIMO сложна, поскольку требует продуманного проектирования и реализации, а также надлежащего обслуживания. Использование всенаправленных антенн WiFi с технологией MIMO требует профессиональных и технических знаний в области проектирования антенн и создания сетей. Таким образом, и стоимость будет выше. Для таких приложений, как потоковое HD-видео, онлайн-игры, умный дом и промышленные IOT, всенаправленные антенны WiFi с технологией MIMO будут идеальным решением. Выбор между технологиями SISO и MIMO зависит от требований приложения.

Как далеко простирается всенаправленная антенна WiFi?

Максимальная дальность действия всенаправленной антенны WiFi зависит от ее конструкции, условий эксплуатации, диапазона частот, в котором она работает, и т. д. Как правило, они могут достигать нескольких сотен метров, что достаточно для большинства общих приложений, таких как домашние или офисные сети. Эти антенны обеспечивают зону покрытия до нескольких сотен метров, что достаточно для большинства жилых и commercial приложений. Ключевым фактором, влияющим на максимальную дальность действия всенаправленной антенны, являются препятствия от физических структур или помехи от других устройств в аналогичных частотных диапазонах, находящихся в зоне покрытия. В идеальных условиях с минимальными препятствиями они могут достигать расстояния в несколько километров.

Соображения по установке

Как и при установке любого другого типа антенн, при монтаже всенаправленной антенны WiFi необходимо учитывать несколько факторов. Важно учитывать условия эксплуатации, включая погодные условия и любые физические структуры, которые могут стать препятствием для излучения сигнала. Существуют также погодоустойчивые всенаправленные антенны WiFi. Необходимо учитывать зоны покрытия и уровень сигнала, четко определяя любые мертвые зоны или участки с высоким уровнем помех и слабым уровнем сигнала. Очень важно определить правильные места для размещения всенаправленных антенн WiFi, оценив все требования к производительности приложений. Необходимо учитывать варианты монтажа, а также кабели и разъемы, используемые для установки. Как правило, такие антенны лучше устанавливать на возвышенностях, так как в этом случае они подвергаются меньшим помехам.

Заключение

Всенаправленные антенны WiFi являются единственным типом антенн для сетей WiFi. Эти антенны очень важны, так как с их помощью можно создавать сети для приложений, где направление движения пользователей постоянно меняется, направление неизвестно или когда пользователи могут быть с нескольких направлений. В этой статье мы рассмотрели плюсы и минусы всенаправленных антенн, а также представили краткий обзор некоторых из наиболее часто используемых случаев. При правильном понимании различных параметров производительности, соображений установки и различных типов всенаправленных антенн WiFi можно будет выбрать оптимальную и идеальную антенну для конкретного приложения.