Зміст:
- Як узаконити бездротову мережу
- Принципи роботи антен дальньої дії
- Антени з рефлектором
- Антенні решітки
- Комбіновані варіанти
- Приклади практичної реалізації антен з великою дальністю дії
- Антени Wi-Fi з параболічним рефлектором
- Фазированные решітки Wi-Fi
- Рівень потужності антени Wi-Fi
- В домашніх умовах
Як узаконити бездротову мережу
У РФ будь-яка мережа, що працює за межами будівлі або виробничої території або перевищує по потужності сигналу певний поріг, повинна реєструватися. У законі є також довгий ряд винятків, що стосується висоти розташування пристроїв, їх призначення. Цілий ряд перешкод і двояких тлумачень пояснюють склалося у розробників апаратури думка, що Wi-Fi антена дальньої дії повинна бути пасивною. Це безумовно зменшує витрати енергії і робить електромагнітний фон району більш сприятливим.
А як змусити пасивний випромінювач підсилювати сигнал, відомо давно — у діаграмі спрямованості створюються одна або декілька різко виділених напрямів, за якими буде розповсюджуватися основна частина енергії.
Це чимось схоже на вузьке русло річки. Поки берега далеко один від одного, — і протягом спокійне. Але варто лише загнати потік у вузький рукав, як вода починає вирувати, текти швидше, швидкість руху підвищується. (Див. також Спрямована антена Wi-Fi своїми руками)
Wi-Fi антена дальньої дії працює за схожим принципом, супроводжуючи весь запас потужності в потрібне русло. Коефіцієнт посилення, виражений в ізотропних децибелах (dBi), як раз і характеризує цю властивість випромінювача — збільшувати щільність енергії в окремих напрямках.
Відразу ж з’являється і обмеження — територія покриття різко звужується. Зате гідність очевидно — повна ліквідність в очах закону, оскільки під обмеження зазвичай потрапляє повна випромінювана потужність.
Ті, кому потрібен ще більший рівень сигналу, докуповують підсилювачі і юридично узаконюють свою покупку в окремому порядку. Не варто забувати і про те, що на деякі передавачі накладаються обмеження по ЭИИМ. Це такий параметр, який з цілком нешкідливою точки доступу може зробити об’єкт, що підлягає обов’язковому ліцензуванню. Справа в тому, що він являє собою добуток повної підведеної до антени потужності на її коефіцієнт підсилення. В чому суть?
Наприклад, при певної потужності, випромінюваної всеспрямованої антеною, ліцензія не потрібна. При заміні на вузькоспрямовану модель може виникнути ситуація, коли ЭИИМ вийде за межі дозволеного. Вірогідність цього тим вище, чим більше коефіцієнт посилення вироби.
Це питання обговорювалося настільки детально, оскільки жодна організація вже була оштрафована за недотримання елементарних вимог, що пред’являються до бездротових мереж. Зовнішня антена Wi-Fi здатна стати справжнім каменем спотикання при непродуманому використанні.
Принципи роботи антен дальньої дії
Реалізація звужених діаграм спрямованості йде двома шляхами:
Антени з рефлектором
Наукові терміни у перекладі на зрозумілу більшості мову не здаються страшними. Рефлектор — не що інше, як відбивач. Всім відомі супутникові тарілки використовують для цих цілей частина поверхні параболоїда з випромінювачем, поміщених у фокусі. Використовується відомий закон оптики: всі промені, що падають перпендикулярно на лінзу, збираються в одній точці. Рефлектор параболічної антени є лінзою для електромагнітних хвиль. (Див. також: Саморобна антена Wi-Fi)
Для інженера подальший хід думки очевидний, але більшість людей, зазвичай в цьому випадку ставлять цікаве питання: якщо промені падають паралельно, як це пов’язано з передачею і діаграмою спрямованості?
Властивості антен абсолютно ідентичні для обох напрямків руху електромагнітних хвиль. Излученная енергія буде поширюватися паралельними променями, а це і є звуження діаграми спрямованості. Весь потік піде у напрямку, перпендикулярному раскрыву рефлектора, при цьому дальність дії Wi-Fi антени збільшується. Для розуміння вказаного моменту корисно уявити прожектор, тонко б’є, на велику відстань.
Антенні решітки
Досі не створено стрункої теорії фазованих антенних решіток, але практичні напрацювання, в тому числі і вітчизняних інститутів, дозволяють домагатися відмінних результатів способами, заснованими на емпіричних дослідженнях. Вчені беруть і використовують відому тыковую методику. Насправді все це виглядає більш обґрунтовано з теоретичної точки зору, але суть саме така.
Доведено, що розташовані в певному порядку випромінювачі, мають сумарну діаграму спрямованості більш вузьку, ніж окремо. Прийнято — але є і виключення — поміщати їх рівними рядами, як у глядацькому залі сидіння. Звуження відбувається в площині, перпендикулярній лінії розташування випромінювачів.
Подальший хід конструкторської думки повинен бути зрозумілий. Наприклад, чотири пластини — їх ще називають патчі — по кутах квадрата звужують діаграму спрямованості у вертикальному і горизонтальному напрямках. Саме за цим принципом працюють антени Wi-Fi TP Link TL-ANT2414A.
Комбіновані варіанти
Продумане поєднання рефлектора і рівних рядів випромінювачів дає відмінні результати. Така відома двоконтурна конструкція для діапазону ДМВ на квадратних випромінювачах, розташованих симетрично у вигляді вісімки.
В силу рівнозначності двох перпендикулярних площині розташування випромінювачів напрямків, така антена випромінює (і приймає) сигнал в обидві сторони. Дефект не тільки зменшує коефіцієнт посилення, але і сприяє прояву ефекту багатошляховості, що вносить додаткові накладні витрати в процес зв’язку. Рефлектор виправляє проблему.
Приклади практичної реалізації антен з великою дальністю дії
Антени Wi-Fi з параболічним рефлектором
Зовнішня антена Wi-Fi TL-ANT5830B забезпечена рефлектором у вигляді усіченого параболоїда. Конструкторів цікавило звуження діаграми спрямованості в горизонтальній площині (по азимуту). Тоді як по вертикалі (кут місця) виходить велика ширина основної пелюстки, — тобто генерального напрямку поширення енергії.
Зазначені особливості реалізовані рефлектором, ширина якого в горизонтальній площині перевищує вертикальний габарит — висоту. Така форма відбивача дозволяє ефективно стискати потік по азимуту, даючи по куту місця більший простір для розташування приймачів абонентів.
Такі зовнішні антени Wi-Fi ідеально підходить для двостороннього зв’язку і малопридатні для широкого мовлення. Особливу увагу потрібно приділити значенням ЭИИМ, так як коефіцієнт посилення виробу становить 30 дбі.
Прийом і передача ведеться на частоті 5 ГГц, а відбивач виконаний сітчастим для зниження маси і вітрового навантаження.
Принагідно варто згадати ще дві особливості антен з вузькою діаграмою спрямованості:
- У стійкість зв’язку вносить свої корективи вітер. Незважаючи на значне видалення абонентів і, як наслідок, малий кутовий розмір таких, пориви повітряних мас, розгойдуючи виріб, можуть призвести до тимчасової втрати сигналу.
- Налаштувати точне положення тарілки досить складно. Вузький промінь повинен точно потрапляти на абонента. До того ж потрібна пряма видимість для організації каналу.
Зате дальність дії Wi-Fi антени з параболічним рефлектором максимальне з можливих.
Фазированные решітки Wi-Fi
Згадана модель TL-ANT2414A досягає звуження діаграми спрямованості двома горизонтальними рядами патчів з чотирьох штук кожен. Розташовані синфазно випромінювачі діють, як єдине ціле, беручи і посилаючи сигнал.
Wi-Fi роутер з зовнішньою антеною TL-ANT2414A звузить поле мовлення до області, що знаходиться в межах переднього пелюстки діаграми спрямованості. Це може бути корисно при розгортанні мережі на стадіоні витягнутої форми або території фабрики.
Дальність дії такої конструкції буде сильно поступатися параболічним моделям, але процес встановлення налаштування порівняно простий, крім того, припустимо мовити групі абонентів, тоді як тарілки утворюють канал з двома кінцями.
Рівень потужності антени Wi-Fi
Кожне електронне виріб розраховується на гранично допустимий рівень потужності. Перевищення дозволеного виробником порогу виводить прилад з ладу набагато швидше. Такий режим функціонування неприпустимий. Потужна Wi-Fi антена випромінює десятки Ватт. Для порівняння поріг реєстрації пристроїв цього діапазону знаходиться в районі 200 мВт (п’ята частина одного Вата).
Звичайний адаптер працює з допустимими (без реєстрації) рівнями сигналу. Деяким споживачам потрібно забезпечити додаткові потужності вимоги. У цьому випадку необхідно придбати спеціальний підсилювач. Вартість такого приладу становить 500$ і вище залежно від конкретної моделі.
Дальність дії системи підвищується, прийом стає впевненішим. На все обладнання необхідно отримати ліцензію. Експертизами займається ГРЧЦ, куди необхідно подати заявку на проведення досліджень.
В домашніх умовах
Багато ноутбуки, переважно старенькі моделі, не підтримують бездротові мережі. Буває так, що Wi-Fi антена внутрішня не здатна вловити сигнал в силу своїх слабких характеристик.
Спеціально для цього випадку випускаються адаптери на шину PCMCIA. Відмінною особливістю виробів є можливість підключити антену. Це різко покращує якість прийому.
Чому цей варіант хороший в основному для приміщень? Збільшення довжини дроту різко знижує ефективність системи. Ось чому антена для Wi-Fi адаптера часто виглядає його придатком. Це такий стирчить з плати стрижень. Збільшення довжини кабелю різко знижує чутливість.
Тим не менш, сидячи під вікном цілком можна розмістити антену в кватирці. Це підвищить дальність прийому.