آنتن تقویتی

ارتباط بی سیم چیست؟

یک سیستم ارتباط بی سیم را در نظر بگیرید که برای انتقال صوت از یک مکان به مکان دیگر استفاده می‌شود.

در این مدل، با استفاده از میکروفون سیگنال‌های الکتریکی ضبط و کانورت می‌شوند و با استفاده از مدار فرستنده تقویت و مدوله می‌شوند. این سیگنال الکتریکی به آنتن فرستاده می‌شود و این آنتن‌ها این سیگنال‌ها را به امواج EM تبدیل می‌کنند و به جو می‌تاباند. آنتن گیرنده این سیگنال‌ها را ضبط کرده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال‌های مدوله شده با استفاده از مدار دمدولاسیون، دمودوله و تقویت شده و به بلندگوها ارسال می‌شوند که آن را به صدا تبدیل می‌کند.

آنتن چیست؟

به بیان ساده، آنتن وسیله‌ای که سیگنال‌های الکتریکی را به امواج EM (و بلعکس) تبدیل می‌کند. در این حالت آنتن انتقال دهنده، سیگنال الکتریکی از مدار انتقال دهنده به امواج EM تبدیل می‌شود و به جو تابانده می‌شود. در این حالت آنتن دریافت کننده امواج EM موجود در جو را می‌گیرد و برای پردازش بیشتر به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. ابعاد قسمت‌های مختلف آنتن به فرکانس امواج EM که منتقل می‌شود، بستگی دارد. ابعاد قسمت‌های مختلف آنتن بسته به فرکانس یا طول امواج سیگنال انتقال داده شده متفاوت خواهد بود.

تقریبا تمام دستگاه‌های ارتباط بی سیم که با فاصله قابل توجهی از هم جدا هستند به نوعی آنتن تقویت کننده احتیاج دارند. بعضی اوقات این آنتن‌ها خارجی هستند و مانند آنتن روترها به راحتی قابل مشاهده هستند؛ در حالی که برخی دیگر در برد مدار چاپی (PCB) خود ماژول متصل می‌شوند.

آنتن داخلی

آنتن خارجی

وای فای

وای فای یک فناوری شبکه بی سیم است که از امواج رادیویی یا RF در محدوده 2.4 گیگاهرتز یا 5 گیگاهرتز استفاده می‌کند تا یک ارتباط شبکه فوق العاده سریع را برای دستگاه‌های مختلف مانند کامپیوترهای دسکتاپ، گوشی‌های هوشمند، پرینترها و غیره فراهم آورد. دستگاه‌ها در یک شبکه Wi-Fi هستند و به منظور اشتراک منابع و اطلاعات به صورت بی سیم به هم وصل می‌شوند.

با استفاده از Wi-Fi کاربران می‌توانند از خدماتی مانند چت، ایمیل با هزینه بسیار کم استفاده کنند و با یکدیگر ازتباط برقرار کنند. همچنین می‌توان از آن برای انتقال فایل‌ها و اطلاعات بین دستگاه‌ها با سرعت بسیار بالا استفاده کرد. دستگاه‌هایی مانند چاپگر، اسکنر و سایر سخت افزارها را می‌توان با استفاده از کابل‌ها به راحتی به اشتراک گذاشت.

تصور اشتباه این است که اصطلاح Wi-Fi کوتاه شده عبارت Wireless Fidelity است. نکته جالب این است که استفاده Wi-Fi Alliance از یک شعار تبلیغاتی The Standard for Wireless Fidelity باعث شد که بسیاری از کاربران فکر کنند که Wi-Fi مخفف Wireless Fidelity است.

آنتن تقویتی / آنتن شبکه / آنتن Wi-Fi

شبکه‌های بی سیم وای فای همانند توضیحاتی که در بالا داده شد، کار می‌کنند؛ اما به جای صدا، ما بسته‌های داده شبکه را انتقال می‌دهیم. اکسس پوینت / روتر وایرلس این بسته‌های داده را به امواج EM تبدیل می کنند، از طریق آنتن فرستنده تابانده می‌شود و آنتن موجود در دستگاه کلاینت (مانند گوشی هوشمند) امواج EM را برای پردازش به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند.

Wi-Fi از فرکانس 3.4 گیگاهرتز یا 5 گیگاهرتز استفاده می‌کند. طول موج 2.4 گیگاهرتز نزدیک به 12.5 سانتیمتر و برای 5 گیگاهرتز 5 تا 6 سانتیمتر است. همانطور که گفته شد، آنتن‌ها بسته به فرکانس سیگنال‌هایی که باید انتقال یا دریافت کنند، طراحی شده‌اند؛ بدین معنا که ما نمی‌توانیم از آنتن‌های 2.4 گیگاهرتز به جای 5 گیگاهرتز استفاده کنیم و بلعکس.

پارامترهای وای فای – طول موج و فرکانس

همانطور که قبلا ذکر شد، سیگنال‌های Wi-Fi امواج رادیویی هستند. امواج الکترو مغناطیسی که در محدوده فرکانس 20 کیلوهرتز تا 300 گیگاهرتز قرار دارند. مانند همه امواج الکترومغناطیسی، RF نیز بر حسب فرکانس اندازه گیری می‌شود.

فرکانس سرعتی است که در یک بازه زمانی خاص اتفاق می‌افتد. به عبارت دیگر تعداد سیکل‌های کامل شده در واحد زمان را فرکانس گویند. به عنوان مثال اگر بتوانید دو بار در ثانیه پرش کنید، فرکانس 2 است. واحد فرکانس هرتز است. 1 هرتز به معنی یک سیکل کامل شده در هر ثانیه است. امواج رادیویی گاهی اوقات از نظر طول موج اندازه گیری می‌شوند. طول موج سیکل تکرار موج است. به عبارت دیگر طول موج طولی است که در آن الگوی موج تکرار می‌شود.

فرکانس = سرعت موج / طول موج

طول موج و فرکانس با یکدیگر رابطه عکس دارند. هر چه طول موج بزرگتر باشد فرکانس کمتر است. طراحی آنتن و قسمت‌های دیگر به شدت به فرکانس و طول موج برای انتقال یا دریافت آن بستگی دارد. وای فای معمولا از فرکانس 2.4 گیگاهرتز یا 5 گیگاهرتز استفاده می‌کند.

آنتن پلاریزاسیون

پلاریزاسیون یک آنتن به طور ساده برای جهت یابی آنتن با توجه به زمین بکار می‌رود. آنتن‌هایی که امواج RF را ساطع می‌کنند در موازات زمین قرار می‌گیرند و به آنتن‌های وای فای پلاریزاسیون شهرت دارند و آنهایی که امواج RF را به صورت عمود بر سطح زمین ساطع می‌کنند، آنتن‌های وای فای پلاریزاسیون شده به صورت عمودی نامیده می‌شوند.

آنتن تقویت کننده گین وای فای

دامنه سیگنال آنتن با استفاده از پارامتری به نام گین اندازه گیری می‌شود که در مورد اثر بخشی آنتن در مقایسه با آنتن‌های مرجع استاندارد توضیحاتی را به ما می‌دهد. این پارامتر بر حسب دسیبل (dB) اندازه گیری می‌شود. اکثر تولید کنندگان از dBi برای اندازه گیری مقاومت آنتن استفاده می‌کنند. dBi گین آنتن را در مقایسه با رادیاتور ایزوتروپیک است. هر چه مقدار dBi بالاتر باشد سطح پوشش بیشتر خواهد بود.

انواع آنتن Wi-Fi

عمدتا سه نوع آنتن وجود دارد

• آنتن‌های همه جهته، همه طرفه یا  Omni Directional
• آنتن‌های نیمه جهت دار یا Semi-directional
• آنتن‌های کاملا جهت دار یا Highly-directional

آنتن‌های همه جهته، همه طرفه یا  Omni Directional آنتن‌هایی هستند که امواج EM را از هر جهت به یک اندازه می‌تابانند. آنتن‌های نیمه جهت دار یا Semi-directional بسته به نوع طراحی، امواج رادیویی را به طور خاص در یک جهت انتقال می‌دهد.

آنتن های همه جهته، همه طرفه یا  Omni Directional

آنتن‌های همه جهته، همه طرفه یا  Omni Directional آنتن‌هایی هستند که می‌توانند به طور یکنواخت و مساوی سیگنال‌ها را در تمام جهات بتابانند. الگوی تابش آنتن‌های همه جهته به شکل دونات است. آنتن‌های همه جهته، معمولا برای مقاصد داخلی از قبیل روتر وای فای، چیپست های وای فای گوشی‌های هوشمند، لپ تاپ‌ها، تلویزیون‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آنتن های کاملا جهت دار یا Highly-directional

آنتن‌های کاملا جهت دار یا Highly-directional آنتن‌هایی هستند که می‌توانند تابش را تنها در یک جهت انجام دهند. اکثر استفاده از این آنتن‌ها در ارتباطات نقطه به نقطه است. این نوع آنتن‌ها با کاهش تداخلات ناشی از نویز های ناخواسته، باعث افزایش عملکرد می‌شوند.

متداول ترین آنتن های وای فای

آنتن تقویتی دو قطبی یا Dipole

یکی از ساده‌ترین انواع آنتن‌ها است که به آنتن‌های دو قطبی نیم موج هم شهرت دارند؛ زیرا طول آن نصف طول موج است. این آنتن از دو میله فلزی یکسان تشکیل شده است که به طور جداگانه و با استفاده از دو سیم مختلف تغذیه می‌شوند. این آنتن‌ها مهمولا برای اهداف داخلی مانند روتر وای فای، آداپتورهای USB وای فای، تلویزیون و غیره استفاده می‌شوند.

آنتن تقویتی مینی پنل

آنتن‌های مینی پنل آنتن‌های جهت داری هستند که برای انتقال نیرو در جهت خاصی طراحی شده‌اند. این بدان معناست که شما مجبور خواهید شد این آنتن را در محلی که می‌خواهید سیگنال را دریافت کنید انتقال دهید. اینها عموما آنتن‌های کم بازدهی هستند که بیشتر برای اهداف داخلی طراحی شده‌اند. آنتن‌های مینی پنل دارای زاویه انتشار 60 درجه هستند.

آنتن تقویتی پنلی

آنتن‌های پنلی نسخه‌های پیشرفته‌ای از آنتن‌های مینی پنل هستند که می‌توانند انرژی را تا مسافت بیشتری انتقال دهند. این آنتن‌ها بسیار قوی و فوق العاده هستند و به طور خاص برای فضاهای باز طراحی شده‌اند. این آنتن‌ها بسیار متمرکز بوده و دارای زاویه انتشار 32 درجه هستند که در مقایسه با آنتن‌های مینی پنل کمتر است اما می‌تواند این زاویه تابش را تا مسافت‌های طولانی‌تری انتقال دهد.

آنتن قوطی کنسروی (cantenna)

آنتن قوطی کنسروی (cantenna) یکی از محبوبترین آنتن‌های جهت دارد جمع و جور است که می‌توانند از زاویه تابش 36 درجه پشتیبانی کند. این منبع انرژی خود را روی یک پرتو باریک متمرکز کرده و آن را به سادگی جهت دار می‌کند و پرتوها آنقدر قدرتمند هستند که می‌توانند در شرایط ایده آل بیش از 3 مایل را طی کنند. ما می‌توانیم آداپتورهای USB و روتر وای فای با آنتن‌های قابل تعویض را به طور مستقیم به آن وصل کنیم، با اضافه کردن این آنتن به طور قابل توجهی دامنه انتقال و همچنین دریافت بهبود پیدا می‌کند.

آنتن تقویتی گرید پارابولیک

این یکی از بهترین آنتن‌های تقویتی دوربر است که می‌تواند ارتباط نقطه‌ای را به نقطه‌ای بین منبع و گیرنده ایجاد کند. این انتن‌ها دارای گین فوق العاده قدرتمندی هستند اما دارای یک پرتوی بسیار نازک هستند که با زاویه تابشی بین 3 درجه و 12 درجه بسیار جهت دار می‌شود. این آنتن‌ها در برابر شرایط بد آب و هوایی مقاومت خوبی را از خود نشان می دهند.