Что такое всенаправленная антенна?

Антенны - это устройства, которые используются для беспроводной связи, преобразуя необходимый информационный сигнал в электромагнитные волны. Антенны могут быть как передающими, так и приемными, их можно разделить на различные типы в зависимости от их физической структуры, диапазона рабочих частот или способов применения.

Всенаправленные антенны - один из популярных типов антенн, которые могут принимать и передавать сигналы одинаково во всех направлениях, что делает их идеальными для многих приложений, таких как FM-радиостанции, Wi-Fi роутеры, сотовые телефоны и т.д.

В этой статье представлен полный обзор того, что такое всенаправленная антенна, как она работает, ее применение, преимущества и недостатки, как выбрать антенну и т.д.  

Что такое всенаправленная антенна?

Всенаправленные антенны - один из самых важных типов антенн в беспроводной связи. В отличие от направленная антенна Омни-антенны, которые фокусируют энергию в одном направлении, имеют 360-градусную диаграмму направленности и могут излучать или перехватывать радиочастотные электромагнитные поля одинаково во всех горизонтальных направлениях. Они имеют сбалансированный коэффициент усиления на всех частотах и могут обеспечивать равномерное покрытие на большой площади, что делает их идеальными для применения в тех случаях, когда направление сигнала изменяется или не может быть заранее определено.

Всенаправленные и направленные антенны различаются в зависимости от направления излучения. Направленная антенна не может принимать и передавать сигналы одинаково во всех направлениях, как всенаправленная антенна. Ее диаграмма направленности излучения ограничена радиусом от 45 до 90 градусов. Направленная антенна ориентирована на определенное направление и имеет ограниченную зону подключения, но обладает лучшей устойчивостью к помехам с других направлений и, таким образом, может обеспечивать более высокую пропускную способность для выбранного направления. Всенаправленные антенны, несмотря на 360-градусную зону связи, имеют меньший коэффициент усиления и требуют большей мощности для передачи сигнала на большое расстояние.

Как работают всенаправленные антенны?

Всенаправленные антенны имеют диаграмму направленности излучения в форме пончика, если смотреть на них сверху с антенной в центре. Они излучают одинаковую мощность во всех направлениях, перпендикулярных оси, причем мощность меняется с изменением угла наклона оси, уменьшаясь до нуля на оси. Радиус действия всенаправленной антенны может достигать нескольких сотен метров, но он зависит от нескольких факторов, таких как используемая частота, выходная мощность передатчика, высота и расположение антенны, а также окружающая среда.

Типы всенаправленных антенн

Существуют различные типы всенаправленных антенн.

• Дипольная антенна: Дипольная антенна состоит из двух проводящих элементов, таких как металлические провода или стержни, ориентированных по прямой линии, а в центре дипольной антенны проводящие материалы разделены с помощью изолятора. Источник радиочастотного напряжения находится в центре антенны. Тогда напряжение и ток, проходящие через эти два проводящих элемента, создают электромагнитные или радиосигналы, которые излучаются во всех направлениях из антенны.
• Монопольная антенна: Монопольная антенна - это прямой стержневой проводник, перпендикулярно установленный над землей. Она представляет собой половину дипольной антенны. Проводящий стержень работает как резонатор и излучает входящие сигналы во всех направлениях, вертикальных по отношению к длине антенны над плоскостью земли.
• Коллинеарная антенна: Коллинеарная антенна - это разновидность полуволновой дипольной антенны, в которой несколько диполей уложены вертикально друг на друга, увеличивая коэффициент усиления антенны в вертикальном направлении.
• Хлыстовая антенна: Хлыстовая антенна - это гибкий металлический провод или стержень. Они чаще всего используются в портативных радиостанциях, рациях, автомобильных антеннах и т. д.
• Антенна на плоскости земли: Антенны, расположенные в плоскости земли, используют проводящую плоскость земли, установленную над землей, чтобы улучшить характеристики антенны.

Области применения всенаправленных антенн

Всенаправленные антенны обычно используются в тех случаях, когда направление сигнала не определено заранее или необходимо обеспечить доступ к нему из более широкой области без необходимости настройки антенны.

• Сотовые сети: Всенаправленные антенны используются в сотовых сетях, обеспечивая покрытие во всех направлениях, что позволяет подключаться к сотовой сети пользователям с большей территории.
• Маршрутизаторы Wi-Fi: В маршрутизаторах и точках доступа Wi-Fi также используются всенаправленные антенны. Это позволяет нескольким пользователям и устройствам получать постоянное покрытие сигнала в заданной зоне.
• Вещание: Всенаправленные антенны играют важную роль в радио- и телевещании, передавая сигналы во всех направлениях, чтобы любой человек в зоне вещания мог принять сигнал с помощью обычной антенны.
• Морское дело и авиация: Морская и авиационная промышленность использует всенаправленные антенны в своих системах связи, чтобы обеспечить покрытие во всех направлениях, позволяя судам и самолетам поддерживать связь с сигнальными вышками, а также другими судами и самолетами в регионе независимо от их ориентации.

Помимо этих областей применения, всенаправленные антенны используются в различных других отраслях промышленности и системах связи.

Преимущества и недостатки всенаправленных антенн

Использование всенаправленных антенн имеет множество преимуществ.

• Широкий охват территории: Одно из ключевых преимуществ - 360-градусное покрытие. Способность принимать и передавать сигналы во всех направлениях одинаково обеспечивает широкую зону покрытия, позволяя поддерживать связь с несколькими устройствами во всех направлениях без необходимости переориентации.
• Простая конструкция и удобство установки: Всенаправленные антенны имеют простую конструкцию и более просты в установке. Они могут эффективно работать, не требуя точного выравнивания или настройки.
• Экономичность: Всенаправленные антенны также экономически выгодны по сравнению с направленными антеннами.
• Легко устанавливается: Всенаправленные антенны могут передавать и принимать сигналы во всех направлениях, поэтому при установке их не нужно наводить на цель.

Всенаправленные антенны имеют небольшой недостаток по сравнению с направленными антеннами с точки зрения коэффициента усиления антенны. Поскольку направленные антенны фокусируют и концентрируют сигнал в определенном направлении, они имеют более высокий коэффициент усиления и могут передавать сигнал на большее расстояние, чем всенаправленные антенны. Всенаправленные антенны подвержены большему количеству помех, так как они подвержены помехам во всех направлениях.

Выбор всенаправленной антенны

При выборе всенаправленной антенны необходимо учитывать несколько факторов, таких как требования конкретного приложения, диапазон рабочих частот, электрические характеристики, такие как коэффициент усиления, пиковое напряжение и уровень помех, а также характеристики окружающей среды, такие как сила ветра, температура, молниезащита и рабочая полоса пропускания.

Для установки всенаправленной антенны необходимо выбрать центральное место с минимальным количеством препятствий. Чтобы оптимизировать работу всенаправленной антенны, разместите ее на более высоком месте и отрегулируйте угол и направление, чтобы точно настроить уровень сигнала и увеличить дальность действия.

Компании Millimeter Wave Product, Inc. из США, Tesswave из Китая, Synergy Telecom Pvt. Ltd. из Индии и Hefei Maniron Electronic and Technology Co., Ltd. из Китая входят в тройку ведущих производителей всенаправленных антенн. Среди различных типов всенаправленных антенн дипольные антенны являются наиболее распространенными и широко используются в приложениях.

Заключение

В общем, всенаправленные антенны - это антенны, которые могут передавать и принимать сигналы во всех направлениях равномерно, что делает их важной частью современных систем связи. Они широко используются в мобильных сетях, Wi-Fi роутерах, а также в радио- и телевещании. Существуют различные типы всенаправленных антенн, и выбор правильной антенны для конкретного применения имеет решающее значение.

Всенаправленные антенны имеют огромный потенциал в будущем благодаря технологическому прогрессу в таких областях, как 5G и IoT. Возможности рынка всенаправленных антенн также обусловлены ростом числа подключенных устройств, повышением спроса на надежную и устойчивую передачу данных и такими концепциями, как "умные города".