Antenas WiFi sectoriais

As antenas de sector WiFi são antenas direcionais que podem fornecer cobertura a um sector ou área específica, concentrando especificamente os sinais WiFi nessa direção, normalmente num ângulo de 60 a 90 graus. Isto permite que as antenas de sector WiFi tenham um sinal potente com atenuação mínima para essa área específica. Isto torna-as ideais para serem utilizadas em sistemas de comunicação sem fios, como as redes celulares, para fornecer cobertura a uma área específica ou em grandes ambientes exteriores abertos, como campus ou estádios, onde é necessária uma ampla área de cobertura. As antenas de sector WiFi podem aumentar o alcance e a cobertura de uma rede WiFi e, por isso, são utilizadas apenas por empresas e organizações que necessitam de uma comunicação forte, de qualidade e fiável, com interferências reduzidas numa grande área.  

Vamos agora discutir como funcionam as antenas de sector WiFi, as suas caraterísticas, vantagens e aplicações específicas, tais como redes exteriores, configurações commercial, etc. Também as compararemos com outros tipos, como antenas omnidireccionaise a integração de tecnologias avançadas como o MIMO para otimizar o desempenho.

Como funcionam as antenas de sector

Em termos simples, como o nome sugere, as antenas de sector funcionam direcionando os sinais para uma direção ou sector específico. Emitem um feixe estreito de sinal com elevada intensidade e qualidade para esse sector específico. Ao enviar um sinal concentrado para uma área de cobertura estreita, permite que as antenas de sector WiFi forneçam uma melhor intensidade de sinal com interferência reduzida de outros sectores ou antenas próximas. As antenas de sector são utilizadas commapenas em redes sem fios para fornecer cobertura em áreas específicas, como edifícios, campus ou estações de base de telemóveis. É possível utilizar várias antenas de sector com diferentes ângulos de cobertura para criar uma área de cobertura de 360 graus com uma rede fiável e de alta qualidade, assegurando uma conetividade sem falhas para uma elevada capacidade de utilizadores/dispositivos.

Parâmetros-chave

• Gama de frequências: As antenas de sector WiFi utilizam normalmente as gamas de frequência 2.4 GHz e 5GHz. Podem ser tipicamente entre 2300 MHz a 2700 MHz e 5150 MHz a 5850 MHz. Também é possível utilizá-las em configurações de banda dupla com as gamas 2.4 GHz e 5GHz combinadas numa única antena ou em configuração de banda tripla com as gamas 2.4 GHz, 5GHz e a última gama 6 GHz combinadas.
• Ganho: As antenas de sector WiFi têm normalmente um ganho elevado de aproximadamente 10-18dBi. Devido ao elevado ganho, estas antenas são capazes de melhorar os sinais e expandir a área de cobertura, aumentando assim o desempenho global da antena. Isto permite que as antenas de sector WiFi se comuniquem a distâncias consideravelmente longas.
• Polarização: As antenas de sector WiFi são capazes de suportar diferentes tipos de modos de polarização. Estas antenas são normalmente encontradas em polarização vertical, polarização horizontal ou polarização de 45 graus. A polarização correta a utilizar depende da aplicação.
• VSWR: O VSWR é uma medida do grau de correspondência entre a impedância de uma antena e a impedância do rádio ou da linha de transmissão a que está ligada. Nas antenas de sector WiFi, o VSWR é geralmente inferior e, por conseguinte, o desempenho destas antenas é geralmente superior em termos de qualidade e fiabilidade.
• Impedância: A impedância da antena é basicamente a resistência encontrada por uma antena num sistema de communicação. A impedância das antenas de sector WiFi é geralmente mais baixa e, por isso, são capazes de fornecer comunicações comm com melhor qualidade e menos interferências. O casamento das impedâncias permite melhorar o desempenho da antena.
• Relação frente-costas: A relação frente-atrás de uma antena é geralmente definida como a relação entre o pico de ganho na direção da frente e o ganho 180 graus atrás do pico. Nas antenas de sector WiFi, é normalmente de cerca de 25 dB, mas pode variar em função de outros parâmetros da antena.

Em que consiste uma antena de sector WiFi?

As antenas de sector consistem geralmente em múltiplos elementos de antena individuais dispostos como um conjunto de forma circular ou semi-circular, em que cada elemento de antena está ligado a uma linha de alimentação separada. Estes elementos de antena são colocados em frente de um refletor moldado e a forma e o tamanho do refletor desempenham um papel importante na determinação do desempenho da antena. O refletor é geralmente um componente de forma plana com algumas cristas ou caraterísticas semelhantes ao longo das arestas. Cada um destes elementos/dipolos está configurado para transmitir ou receber ondas de rádio num ângulo específico. A focalização dos sinais numa direção específica pode ser conseguida ajustando a fase e a amplitude dos sinais enviados para cada elemento da antena. O refletor de uma antena de sector WiFi é normalmente fabricado em alumínio e tem normalmente um invólucro como uma cúpula de radiação, normalmente fabricada em fibra de vidro. As antenas de sector WiFi são capazes de resistir mesmo em condições climatéricas adversas devido a esta cobertura de fibra de vidro e mantêm os componentes internos seguros. Com base no número de elementos da antena, o seu padrão de disposição, a forma e o tamanho do refletor, a localização e o alinhamento da antena, etc., podem ter um impacto no desempenho da antena. Nas antenas de sector WiFi avançadas, as linhas de alimentação dos elementos individuais da antena podem ter deslocadores de fase para alterar ou melhorar o padrão de radiação da antena de sector.

Vantagens das antenas de sector WiFi

• Cobertura direcionada: As antenas de sector WiFi conseguem concentrar os sinais para uma cobertura direcionada numa direção específica. Esta elevada direccionalidade reduz as interferências das antenas circundantes ou de outros dispositivos de comunicação e permite que o espetro disponível seja utilizado de forma eficiente.
• Alcance e intensidade de sinal melhorados: A largura de feixe focalizada das antenas de sector WiFi garante que o sinal transmitido ou recebido tem uma força elevada e tem a capacidade de se propagar a longas distâncias. Estas antenas de elevado ganho são capazes de fornecer uma comunicação co1TP14 fiável e de alta qualidade para um maior alcance. Além disso, ao instalar várias antenas de sector WiFi, é possível cobrir uma área globalmente maior.
• Interferência reduzida e desempenho melhorado: Como as antenas de sector transmitem sinais na direção pretendida, têm uma interferência mínima nessa direção específica. Assim, estas antenas podem ter um desempenho mais eficiente com maior velocidade, alcance, capacidade, qualidade e fiabilidade.
• Escalabilidade: Com base nos requisitos da aplicação ou da rede, as antenas de sector WiFi podem ser facilmente adicionadas ou removidas, o que as torna altamente escaláveis e versáteis. Isto é importante porque o desempenho de uma rede pode ser melhorado ou reduzido alterando o número de antenas de sector WiFi nela utilizadas. Por este motivo, as redes podem ser facilmente expandidas ou actualizadas.
• Compatibilidade com tecnologias avançadas como MIMO: A tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output) refere-se à utilização de várias antenas para melhorar o desempenho global de uma rede, em vez de depender de uma única antena de elevado desempenho. As antenas de sector WiFi podem ser utilizadas na configuração MIMO para melhorar a área de cobertura global, a capacidade e a fiabilidade. Ao dispor de várias antenas, cada uma focada numa direção específica, é possível fornecer conetividade a uma área maior e a um número enorme de utilizadores.
• Flexibilidade na instalação: As antenas de sector estão disponíveis em várias opções de montagem e instalação e, com conhecimento suficiente, podem ser instaladas de forma conveniente. Como têm uma grande largura de feixe, podem ser facilmente posicionadas e instaladas sem necessidade de um apontamento preciso. Podem ser instaladas sem exigir demasiada experiência profissional, reduzindo a complexidade e o consumo de tempo.
• Melhoria da fiabilidade da rede: As antenas sectoriais transmitem e recebem sinais fortes e altamente focados, com o mínimo de interrupções ou obstruções na área visada. Isto assegura uma comunicação co1TP14 fiável dentro dessa rede.

Para que são utilizadas as antenas de sector WiFi?

As antenas de sector são utilizadas em aplicações em que é necessário fornecer uma cobertura sem fios forte e de qualidade numa direção ou sector específico. São utilizadas em aplicações em vários domínios, normalmente para cobrir uma grande área com um sinal direcionado. Alguns dos casos de utilização mais comuns são descritos abaixo.

• Redes WiFi no exterior: Ao conceber ou implementar redes WiFi para grandes ambientes exteriores, as antenas de sector WiFi são normalmente utilizadas, uma vez que podem fornecer um sinal focalizado para grandes áreas com elevada fiabilidade. São utilizadas para redes WiFi em grandes espaços públicos para fornecer uma cobertura sem fios sem descontinuidades e com elevadas capacidades. Ao utilizar várias antenas de sector orientadas em diferentes direcções, é possível criar uma rede interligada que cobre um grande espaço exterior.
• Ligações ponto-a-multiponto (PtMP): As antenas de sector são frequentemente utilizadas em redes ponto-a-multiponto, em que uma estação de base central comunica com várias estações remotas. As antenas de sector na estação de base permitem a comunicação simultânea com várias estações remotas em diferentes direcções.
• Implantação urbana e suburbana: As antenas de sector são estações de base muito utilizadas para fornecer cobertura sem fios a áreas ou sectores específicos. Permitem que os recursos de radiofrequência sejam utilizados de forma eficiente para fornecer cobertura sem fios em zonas urbanas, concentrando o sinal na direção desejada. Do mesmo modo, nas zonas rurais onde não é viável instalar uma infraestrutura de Internet com fios, as antenas de sector podem ser utilizadas para fornecer acesso à Internet de banda larga. Com a instalação de várias antenas de sector em diferentes direcções, é possível fornecer uma cobertura de rede sem fios fiável e de qualidade a uma área urbana ou suburbana maior. As antenas de sector WiFi são também utilizadas para estabelecer hotspots WiFi públicos em locais urbanos muito concorridos, como aeroportos, centros comerciais, centros urbanos, etc., para fornecer cobertura numa grande área a um grande número de utilizadores. As antenas sectoriais são também utilizadas pelos fornecedores de serviços Internet para fornecer acesso à Internet a um grande número de clientes em zonas urbanas. A instalação de antenas sectoriais pode facilitar a instalação de uma rede WiFi sem descontinuidades em bairros e comunidades inteiras. Em zonas urbanas densamente povoadas, a instalação de várias antenas de sector numa torre permite dividir a área de cobertura em sectores mais pequenos, aumentando assim a capacidade da rede e servindo mais utilizadores com conetividade de rede de qualidade.
• Co1TP14Complexos comerciais e industriais: As antenas WiFi de sector são também ideais para a instalação de redes sem fios em grandes instalações industriais, grandes campus, etc., para fornecer cobertura sem fios a áreas ou edifícios específicos. Ao utilizar antenas de sector, é possível visar áreas específicas nestes armazéns, instalações fabris, edifícios de escritórios, etc., para garantir uma conetividade rápida, contínua e fiável.  
• Locais de eventos e arenas: As antenas de sector são utilizadas para facilitar a ligação sem fios em locais de eventos e grandes espaços públicos, como aeroportos, arenas, estádios, parques, etc., para fornecer uma cobertura sem fios forte e fiável a uma área ou sector específico. Dado que o número de utilizadores/dispositivos é enorme nessas situações, as antenas de sector WiFi são ideais para proporcionar uma conetividade sem descontinuidades com o mínimo de interferências. Ao utilizar antenas WiFi de sector, é possível garantir que os utilizadores em tais locais possam ter uma experiência tranquila com acesso a sinais sem fios fortes e estáveis.
• Redes em malha: As antenas de sector podem ser interligadas para criar redes em malha, de modo a obter uma grande área de cobertura e uma maior capacidade. No entanto, a criação de redes em malha com antenas de sector WiFi requer uma conceção adequada e conhecimentos técnicos especializados. Ao implementar redes em malha com antenas de sector WiFi, a colocação e o alinhamento corretos são cruciais para obter um desempenho optimizado das antenas.

Antena de painel WiFi vs antena de sector WiFi

As antenas de painel WiFi e as antenas de sector WiFi podem ser ambas utilizadas para aplicações que requerem uma transmissão e receção de sinal focadas. No entanto, a escolha entre uma antena de painel e uma antena de sector depende de vários factores relacionados com uma aplicação específica. Alguns dos principais factores a considerar ao decidir entre os dois tipos de antenas direcionais WiFi são a área de cobertura, a gama de frequências, o ganho, a polarização e o ambiente de funcionamento.  

Tanto as antenas de painel WiFi como as antenas de sector WiFi são direcionais. No entanto, as antenas de painel são mais direcionais do que as antenas de sector e, por conseguinte, podem concentrar melhor os sinais na direção pretendida do que as antenas de sector. Considerando a área de cobertura, as antenas de painel têm normalmente uma largura de feixe muito estreita, de cerca de 30 a 90 graus, enquanto as antenas de sector têm uma área de cobertura muito mais ampla, com uma largura de feixe que varia entre 60 e 180 graus. As antenas de painel têm um ganho mais elevado do que as antenas de sector de dimensão semelhante devido a uma transmissão de sinal altamente concentrada. Assim, as antenas de painel podem geralmente transmitir ou receber sinais a distâncias mais longas do que as antenas de sector. As antenas de painel são mais pequenas do que as antenas de sector, o que as torna muito mais fáceis de integrar em sistemas mais pequenos. Devido às suas caraterísticas de desempenho, as antenas de painel WiFi são ideais para sistemas de comunicação de rede WiFi ponto a ponto, redes WiFi em ambientes urbanos com fortes interferências e aplicações que requerem um sinal concentrado numa direção. As antenas de sector WiFi são mais adequadas para redes celulares para comunicação entre estações de base, para sistemas de comunicação ponto a multiponto, tais como redes WiFi de grande escala, em que os sinais têm de ser transmitidos para uma área de cobertura comparativamente maior. As antenas de painel WiFi são mais adequadas para serem utilizadas em aplicações onde é provável que ocorram interferências, enquanto as antenas de sector WiFi são geralmente utilizadas em situações em que as interrupções de sinal e as obstruções são significativamente menores. Outro fator a considerar ao selecionar entre antenas de painel WiFi e antenas de sector são as dimensões físicas e a facilidade de instalação. As antenas de painel são comparativamente mais pequenas e mais fáceis de integrar noutros sistemas ou de instalar separadamente. As antenas de sector requerem mais espaço para a sua implementação. Em geral, as antenas WiFi de sector parecem mais adequadas para ambientes exteriores e aplicações de grande escala que requerem uma ampla cobertura e escalabilidade, ao passo que as antenas de painel WiFi são ideais para aplicações interiores específicas, em que a estética e a facilidade de instalação são mais prioritárias. Compreender os pontos fortes e as limitações de cada tipo de antena ajudará a selecionar entre antenas WiFi de painel e de sector para uma aplicação específica, de modo a obter um desempenho e uma cobertura óptimos.

Até onde pode chegar uma antena de sector WiFi

A distância que uma antena de sector pode alcançar depende de vários factores. Varia significativamente com base no design da antena, na colocação e no alinhamento, na frequência, no ganho e noutras caraterísticas de desempenho e no ambiente em que funciona. Normalmente, o alcance de uma antena de sector WiFi é considerado entre centenas de metros e vários quilómetros. Em locais altamente densos com muitas obstruções, pode ser limitado a algumas centenas de metros. Em áreas rurais com uma linha de visão clara e interferência mínima, o alcance pode ser de vários quilómetros. O alcance pode ser ajustado aumentando ou diminuindo a potência de saída da antena.

Antena de sector WiFi com tecnologia MIMO

A tecnologia MIMO é extremamente importante nos sistemas de comunicação modernos. A utilização de antenas de sector WiFI em configuração MIMO permite aumentar convenientemente o desempenho global de uma unidade de antena. Ao combinar várias antenas de sector WiFi, é possível fornecer uma cobertura até 360 graus em redor. Antenas de sector MIMO são capazes de transmitir dados numa polarização e receber dados na outra polarização em simultâneo, oferecendo assim aos utilizadores a vantagem de terem communicações multithread com a utilização de apenas uma antena em vez de várias antenas. O MIMO é commapenas utilizado em normas Wi-Fi como 802.11n, 802.11ac e 802.11ax para obter melhores caraterísticas de desempenho, como taxas de dados mais elevadas, melhor cobertura, menos interferências e maior qualidade.

Considerações sobre instalação e implementação

A instalação e a implementação de antenas de sector WiFi podem ser bastante complexas. Podem ser um pouco difíceis de instalar e alinhar corretamente, especialmente quando são utilizadas várias antenas para cobrir diferentes sectores. Isto pode exigir conhecimentos profissionais especializados para conceber e planear corretamente a localização e a orientação das antenas para um desempenho ótimo. As antenas de sector WiFi têm de ser montadas geralmente em locais elevados, numa direção e ângulo específicos, para proporcionar uma cobertura óptima, o que pode exigir equipamento adicional, como suportes de montagem, torres, suportes de parede, etc. Ao instalar uma antena de sector WiFi, é também importante ter em conta o ambiente de funcionamento, uma vez que as obstruções físicas, como edifícios, árvores ou colinas, podem afetar o desempenho da antena. Poderá ser necessário instalar antenas com ganhos mais elevados ou montá-las a altitudes muito elevadas para ultrapassar a perda de sinal causada por esses obstáculos.

Comparação com antenas WiFi omnidireccionais

As antenas de sector, conforme discutido ao longo deste artigo, são antenas concebidas para fornecer cobertura numa direção ou sector específico. Normalmente, têm uma largura de feixe estreita e podem fornecer communicação a uma distância maior nessa direção específica, transmitindo e recebendo sinais fortes concentrados. São utilizadas commapenas em redes ponto-a-multiponto, em que é necessário cobrir um sector específico com uma elevada intensidade de sinal e manter uma conetividade de rede fiável nessa direção.

Por outro lado, as antenas omnidireccionais podem fornecer cobertura em todas as direcções, transmitindo e recebendo simultaneamente sinais de forma igual num padrão de cobertura de 360 graus. Normalmente, têm uma largura de feixe mais larga e podem cobrir uma área maior. Mas como os sinais são transmitidos para uma área de cobertura maior, o alcance da comunicação e a intensidade do sinal numa direção específica serão muito menores. As antenas WiFi omnidireccionais são utilizadas commapenas em redes ponto-a-ponto ou em aplicações que requerem cobertura em todas as direcções, como um ambiente urbano densamente povoado, uma arena aberta, salas de conferências de escritórios, etc.

A decisão entre antenas WiFi de sector e antenas WiFi omnidireccionais depende da aplicação. É necessário ter em conta os requisitos específicos da rede, as condições de implantação da rede, a utilização e a capacidade previstas, etc., ao selecionar o tipo de antena para a rede WiFi. As antenas sectoriais serão a melhor escolha se o principal requisito for a criação de uma rede WiFi de alta potência, alta velocidade de transmissão de dados, baixa latência, alta qualidade e fiável numa direção específica. Uma antena WiFi omnidirecional seria a melhor escolha se o requisito principal for fornecer cobertura em todas as direcções de forma uniforme e simultânea ou fornecer cobertura a uma área maior sem se concentrar numa direção específica.

Conclusão

As antenas de sector WiFi desempenham um papel crucial na melhoria das ligações sem fios na moderna indústria das comunicações. As antenas de sector WiFi permitiram a comunicação direcional com ganhos elevados, débitos de dados mais elevados, redução das interferências e aumento da capacidade e da cobertura da rede. A combinação de várias antenas de sector WiFi numa rede em malha ou na configuração MIMO permite fornecer cobertura até mesmo a uma área de cobertura de 360 graus e, assim, as redes WiFi podem ser configuradas de forma eficiente e optimizada com planeamento e implementação adequados. A seleção da antena de sector WiFi adequada para uma aplicação depende dos parâmetros de desempenho da antena, como a frequência de funcionamento, o ganho, a polarização, etc., bem como da colocação e do alinhamento, do ambiente de funcionamento e das condições meteorológicas, etc. Este artigo apresenta também uma breve comparação entre as antenas de sector WiFi e as antenas de painel WiFi, bem como entre as antenas de sector WiFi e as antenas omnidireccionais WiFi. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia, as antenas e as suas capacidades de desempenho também continuarão a melhorar e a evoluir. Compreender como funcionam as antenas de sector permitir-lhe-á obter o máximo desempenho da antena e garantir ligações sem fios perfeitas e uma experiência de utilizador sem problemas.