Виды антенн, коэффициент усиления сигнала и диаграмма направленности

Виды антенн, коэффициент усиления сигнала и диаграмма направленности

Антенна – это приемопередающее устройство для излучения или приема радиосигналов, которые используются для организации связи. При этом она может излучать радиосигналы как во всех направлениях по плоскости, так и иметь узконаправленную диаграмму направленности.


­­­

Каждые 3 dBi увеличивают радиус уверенного приема в два раза. Однако это происходит из-за фокусировки в одном направлении и она становится более направленной. Поэтому имея небольшой коэффициент усиления 2 – 5 dBi – достигается зона уверенного приема для устройств поблизости, а с коэффициентом усиления в 7 – 9 dBi – для удаленных устройств.

­


Всенаправленные антенны

Всенаправленная антенна имеют круговую диаграмму направленности. В радиусе действия равномерно покрывают все пространство. В основном такие антенны представляют собой штыревой вид. Штыревые антенны могут располагаться вертикально или горизонтально. Если положение антенны вертикальное, то в горизонтальной плоскости излучаемая энергия будет распространяться равномерно. Если антенна установлена горизонтально (направленная антенна), сигнал не будет излучаться равномерно, а вдоль оси антенны его вообще не будет.

Слева стандартная всенаправленная антенна с коэффициентом усиления 2 dBi. Справа всенаправленная антенна с коэффициентом усиления 6 dBi. Обратите внимание на значительную потерю в вертикальной плоскости сверху и снизу. Подобная диаграмма направленности у всех ненаправленных антенн.

Направленные и полунаправленные антенны

­­­Направленная антенна фокусируют излучаемую мощность в узкие лучи. Диаграмма направленности имеет главный лепесток и несколько второстепенных. Они служат для усиления слабого сигнала, часто используется для связи на большие расстояния.

Патч-антенна

Патч-антенна – полунаправленный излучатель, использующий плоскую металлическую полосу, установленную над заземляющим слоем. Излучение с задней стороны антенны эффективно отсекается заземляющим слоем, улучшая прямую направленность. Обычно она прямоугольной формы и заключена в пластиковый корпус. Патч-антенна может иметь ширину луча от 30° до 180° и типичное усиление 9 dBi.

Секторная антенна

Секторная антенна – это еще один тип полнаправленного излучателя. Секторные антенны обеспечивают круговую (секторную) диаграмму направленности и обычно устанавливаются в так называемую секторную решетку. Ширина луча для секторной антенны может составлять от 60° (6 лепестков) до 180° , обычно 120° (3 лепестка) и от до 15° в вертикальной плоскости. В секторизованной решетке антенны устанавливаются спиной к спине для обеспечения полного покрытия на 360 градусов. Секторные антенны широко используются для сотовой связи.

Параболическая антенна

Параболическая или тарелочная антенны являются распространенный тип направленных излучателей. Параболический отражатель имеет высокую направленность и может фокусировать радиочастотную энергию в луч, обычно не превышающую 25°. Коэффициент усиления зависит от диаметра и частоты.  На частоте 2.4 ГГц отражатель длиной 1 метр обеспечит усиление ~26 dBi. Чаще всего они используются для связи на большие расстояния между зданиями или на открытых территориях.