اگر قصد خرید دیش رادیویی را دارید این نوشته به شما کمک خواهد کرد. در این عصر مدرن ارتباطات بی سیم و در میان سیستم های ارتباطی بی سیم، آنتن ها نقش مهمی را ایفا می کنند زیرا سیگنال های الکترونیکی را به طور موثر به امواج الکترومغناطیسی تبدیل می کنند. آنتن ها اجزای اصلی هر مدار الکتریکی هستند زیرا پیوند های اتصالی بین فرستنده و فضای آزاد یا بین فضای آزاد و گیرنده را فراهم می کنند. قبل از اینکه درباره آنتن دیش صحبت کنیم، چند ویژگی وجود دارد که باید اول به آن ها بپردازیم. جدای از این ویژگی ها، انواع مختلف آنتن های مورد استفاده در یک سیستم ارتباطی بی سیم را نیز بررسی می کنیم.
آنتن چیست؟
یک ساختار فلزی که برای انتقال یا گرفتن سیگنال های الکترومغناطیسی رادیویی استفاده می شود و به عنوان آنتن شناخته می شود. آنتن ها اندازه ها و شکل های مختلفی دارند. آنتن های کوچک را می توان روی پشت بام ها برای تماشای تلویزیون پیدا کرد در حالی که آنتن های بزرگ برای گرفتن سیگنال با استفاده از ماهواره ها استفاده می شوند. آنتن های که ScaN هستند (ارتباطات و ناوبری فضایی)، عمدتاً شامل یک آنتن خاص دیش است که سیگنال ها را در جایی به نام آنتن سهموی یا همان پارابولیک آنتن، متمرکز می کند. این نوع آنتن امکان انتقال و گرفتن سیگنال های الکترومغناطیسی را فراهم می کند که می توانند به صورت عمودی و افقی حرکت کنند تا سیگنال را ارسال و ضبط کنند.
از یک محل معینی، سیگنالی به آنتن داده می شود، پس از آن این سیگنال می تواند به انرژی الکترومغناطیسی تبدیل شود تا در سراسر فضا پخش شود. گاهی اوقات از یک دستگاه الکتریکی مانند آنتن یا دیش برای تغییر توان الکتریکی به سیگنال های الکترومغناطیسی و بر عکس استفاده می شود. آنتن نقش کلیدی در انتقال تابش الکترومغناطیسی دریافتی دارد.
در یک آنتن با نقش فرستنده، یک آنتن سیگنال های الکتریکی را از مبدا دریافت می کند و آنها را به امواج رادیویی تبدیل می کند. در دریافت آنتن کاملاً برعکس است چرا که سیگنال های رادیویی را از فضا می دهد و آنها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند و بعد هم انتقال می دهد. پارامتر های معمولی آنتن عبارتند از: پهنای باند، gain، پلاریزاسیون، امپدانس و بسیاری موارد دیگر.
چرا به آنتن نیاز داریم؟
دلایل زیادی برای استفاده از آنتن ها وجود دارد، اما دلیل اصلی این است که آنها روشی آسان برای انتقال سیگنال ها در هر جایی که تکنیک های دیگر امکان پذیر نباشد، ارائه می دهند.
به عنوان مثال، خلبان یک هواپیما نیاز به مکالمه مکرر با پرسنل ATC یا برج مراقبت دارد. بنابراین ارتباط بین آنها می تواند از طریق ارتباط بی سیم یا وایرلس و آنتن هایی که ورودی برای آن هستند انجام شود. از آنجایی که شرایط مختلفی وجود دارد، هر جا که کابل ها از طریق ارتباط بی سیم از طریق آنتن انتخاب شوند، آنتن هایی که وایرلس هستند، کاربرد دارند.
برای شبکه هم به آنتن های وایرلس یا بی سیم نیاز داریم.
آنتن های مختلفی برای خرید وجود دارد که می توانند به تجهیزات شبکه بی سیم شما متصل شوند تا عملکرد را در شرایط خاص افزایش دهند. هر نوع آنتن با کاربرد خاصی طراحی شده است و در مقایسه با نوع دیگر بسیار متفاوت عمل می کند، بنابراین انتخاب نوع مناسب برای کاربرد مدنظر شما در به حداکثر رساندن پتانسیل شبکه بی سیم شما حیاتی است. برای مثال، شرکتی که سعی می کند دو شبکه اداری را در ساختمان ها در سراسر شهر ایجاد کند، برای شبکه بی سیم خود نیازمندی های متفاوتی دارد. اما مثلاً یک کاربر تک که تلاش می کند یک شبکه قابل رومینگ در دفتر یا خانه خود ایجاد کند، سیستم دیگری لازم دارد و یک نوع آنتن نمی تواند برای هر دو مناسب باشد.
آنتن دیش رادیویی
آنتن دیش رادیویی سهمی یا پارابولیک که همان آنتن دیش هست، به آنتنی گفته می شود که از یک رفلکتور سهمی که کار بازتابش را انجام می دهد، یک سطح منحنی با شکل مقطع سهمی که همان دیش است، برای هدایت امواج رادیویی به سمت گیرنده در نقطه کانونی خود استفاده می کند. رایج ترین شکل آن به شکل دیش است و معمولاً آنتن دیش یا سهمی نامیده می شود. مزیت اصلی این نوع آنتن این است که جهت دهی بالایی دارد. عملکردی مشابه یک نورافکن یا بازتابنده نور دارد تا امواج رادیویی را در یک پرتو باریک هدایت کند یا امواج رادیویی را فقط از یک جهت خاصی دریافت کند. آنتن های سهموی دارای برخی از مزایای خاص خود هستند، به این معنی که می توانند باریک ترین پهنای پرتو را در بین هر نوع آنتنی تولید کنند. برای دستیابی به پهنای پرتو های باریک، این آنتن باید بسیار بزرگتر از طول موج امواج رادیویی مورد استفاده باشد، بنابراین آنتن های سهموی در قسمت فرکانس بالای طیف رادیویی، در فرکانس های UHF و SHF استفاده می شود. که در آن طول موج ها به اندازه کافی کوچک هستند که بتوان از بازتابنده هایی با اندازه مناسب استفاده کرد.
آنتن های دیش به عنوان آنتن های با بهره بالا برای ارتباطات نقطه به نقطه، در کاربرد هایی مانند انتقال سیگنال های تلفن ها، ارتباطات و اتصالات WAN/LAN بی سیم برای ارتباطات داده، ارتباطات ماهواره ای و آنتن های ارتباطی فضاپیما استفاده می شود. آنها حتی در تلسکوپ های رادیویی هم استفاده می شوند.
کاربرد بزرگ دیگر این آنتن های دیش رادیویی برای آنتن های رادار است که در آن نیاز به ارسال یک پرتو باریک از امواج رادیویی برای تعیین مکان اشیایی مانند کشتی ها، هواپیما ها و موشک ها و اغلب برای تشخیص آب و هوا وجود دارد. با ظهور گیرنده های تلویزیون ماهواره‌ای خانگی، آنتن های دیش در این زمینه هم موثر واقع شدند.
مزایای استفاده از آنتن دیش رادیویی در شبکه
برای شبکه های بی سیم، یک آنتن دیش رادیویی خارجی ممکن است به عنوان تقویت کننده کیفیت و قدرت سیگنال قابل توجهی عمل کند که می تواند به شما امکان دهد عملکرد شبکه خود را در یک منطقه تحت پوشش از پیش تعیین شده افزایش دهید، یا محدوده شبکه موجود خود را گسترش دهید تا سطح قابل قبولی از عملکرد را حتی برای فاصله های دور هم افزایش دهید. آنتن ها با کاهش مساحت تشعشع سیگنال ارسال شده توسط دستگاه شبکه بی سیم با جلوگیری از پخش آن به بیرون، به طور یکنواخت در همه جهات کار می کنند (شکل یک کره را تصور کنید). در عوض آن را در جهت خاصی متمرکز می کنند. این فوکوس و نمرکز نباید به شکل یک پرتو باریک باشد، بلکه بسته به نوع آنتن مورد استفاده می تواند به روش های مختلف باشد.
آنتن شبکه ای
آنتن های شبکه‌ای بسیار شبیه آنتن های دیش هستند، اما طراحی آنتن شبکه به نوعی است که نسبت به باد و برف و غیره نفوذپذیر نیست و در عین حال ارتباطات بی سیم شما را مختل نمی کند و همچنان جهت دار است. آنها مقادیر gain بسیار بالایی را ارائه می دهند که به شبکه ها اجازه می دهد در فواصل بسیار زیاد به هم متصل شوند، اما پهنای پرتو بسیار کوچک است، بنابراین، معمولاً فقط امکان اتصال بین دو دستگاه را فراهم می کند. آنها برای برنامه های مسافت طولانی، نقطه به نقطه، که در آن آب و هوای نامطلوب که در آن حالت دیش به شدت تحت تأثیر قرار می گیرد، ایده آل هستند.
مشخصات:
- رتبه بندی با gain بالا تا بسیار بالا (dBi).
- منطقه تحت پوشش کم در سطح افقی
- منطقه تحت پوشش کم در سطح عمودی
- منطقه تحت پوشش بسیار باریک و مخروطی شکل
- برد بلند تا فاصله خیلی طولانی
نکاتی دیگر در مورد آنتن دیش رادیویی
آنتن دیش آنتن معمولی، مقعر و سهمی شکل شما است که سیگنال را به فرستنده یا گیرنده ای که در جلوی دیش در نقطه کانونی قرار دارد، منعکس می کند. آنتن های دیش معمولاً با متمرکز کردن سیگنال در یک پرتو بسیار باریک، دارای مقادیر gain بسیار بالایی هستند که به لینک های با کارایی بالا در فواصل وسیع بیش از ده ها کیلومتر به دست می آیند، در حالی که به دلیل عدم پخش سیگنال در سایر شبکه ها تداخل ایجاد نمی کنند. از آنجایی که به عنوان بادگیر بزرگ عمل می کنند، آنتن های دیش باید به طور ایمن نصب شوند تا در شرایط باد شدید از آسیب یا ناهماهنگی یا اختلال در شبکه جلوگیری شود. آنها برای برنامه های نقطه به نقطه که به پیوند در فواصل زیاد یا حتی پیوند های کوتاهتر نیاز دارند که حداکثر پتانسیل عملکرد در آنها تحقق می یابد، عالی هستند.
مشخصات:
- رتبه بندی با gain بالا تا بسیار بالا (dBi).
- منطقه تحت پوشش کم در سطح افقی
- منطقه تحت پوشش کم در سطح عمودی
- منطقه تحت پوشش بسیار باریک و مخروطی شکل
- برد طولانی تا بسیار طولانی
آنتن های دیش Parabolic WiFi به طور کلی بهترین و متمرکزترین سیگنال را در جایی که شما می خواهید، دریافت می کنند.
دیش های سهموی یا آنتن های Grid بهره بسیار بالایی دارند، معمولاً 21 dBi، همراه با زاویه پوشش بسیار باریک، معمولاً 12.5 درجه یا کمتر.
الگوی پوشش بسیار طولانی و باریک آنتن سهموی فقط برای اتصال بین فرستنده های ثابت (غیر متحرک) استفاده می شود. آنها بیشتر در پیوند های نقطه به نقطه در فواصل دور استفاده دارند.
انواع آنتن های مورد استفاده در ارتباطات سیار
دو نوع آنتن وجود دارد که در ارتباطات سیار مانند cellular استفاده می شود. این آنتن ها خدمات مختلفی را ارائه می دهند مانند نوع rectangular که به مناطق نزدیک سرویس می دهد، در حالی که نوع circural برای ارتباطات بین BTS استفاده می شود.
آنتن های rectangular:
این ها آنتن های جهت دار هستند که برای تامین ناحیه بیرونی در ناحیه اطراف برج متحرک استفاده می شوند. این نوع آنتن ها عمدتاً با استفاده از کابل های هم محور به BTS متصل می شوند که برای انتقال یا دریافت اطلاعات از نزدیک توسط تلفن های همراه استفاده می شود. به طور کلی، این آنتن ها از تمام طیف RF که در خدمات شبکه های مختلف مانند سرویس های 2G یا 3G یا 4G استفاده می شود، پشتیبانی می کنند.
آنتن های circular:
این نوع از آنتن ها عمدتاً برای ارتباط بین BTS های مختلف استفاده می شوند. این نوع آنتن ها در فرکانس های نوع میکروویویی کار می کنند و شامل انتقال یا دریافت نقطه به نقطه می شوند. اتصال این آنتن ها را می توان از طریق موج بَر هایی انجام داد که به BTS ختم می شود و از آنجا می توان داده ها را از واحد های آنتن خارجی یا IBS به مناطق مجاور منتقل کرد.
نقش آنتن دیش رادیویی در شبکه
یکی از حیاتی ترین مولفه ها برای راه اندازی یک شبکه بی سیم موفق، داشتن آنتن های مناسب است. آنتن ها در اشکال و اندازه های مختلفی وجود دارند که هر کدام برای عملکرد خاصی طراحی شده‌اند. انتخاب آنتن های مناسب برای شبکه شما برای دستیابی به عملکرد بهینه شبکه بسیار مهم است. علاوه بر این، استفاده از آنتن های مناسب می تواند هزینه های شبکه شما را کاهش دهد زیرا به آنتن ها و اکسس پوینت های کمتری نیاز خواهید داشت.
اساساً، یک شبکه بی سیم شامل بسته های اطلاعاتی داده، صدا و ویدئو است که از طریق امواج رادیویی با فرکانس پایین به جای انتقال برق از طریق کابل مسی یا از طریق نور از طریق خطوط فیبر، منتقل می شوند. آنتن ها و امواج را مانند ایستگاه های رادیویی و تلویزیونی از طریق هوا منتقل می کند. آنتن ها نیز امواج را از هوا دریافت می کنند و به گیرنده که رادیو، تلویزیون یا در مورد شبکه بی سیم، روتر یا اکسس پوینت است منتقل می کنند.
نوع آنتنی که استفاده می کنید بستگی به نوع شبکه ای که راه اندازی می کنید و پوشش مورد نیاز شما دارد. شبکه شما چقدر است؟ آیا برای یک خانه، دفتر کوچک، دانشگاه یا جای بزرگتر است؟ نقطه به نقطه است یا چند نقطه؟
طراحی فیزیکی دیوار ها، کف، و غیره هم مهم است. ساختمان(هایی) که در آن کار می کنید نیز بر نوع و تعداد آنتن های مورد نیاز شما تأثیر می گذارد. علاوه بر این، زمین فیزیکی بر انتخاب آنتن شما تأثیر می گذارد. بدیهی است که یک خط دید واضح بهترین کار را دارد، اما باید موانعی مانند درختان، ساختمان ها، تپه ها و آب و هوا را هم در نظر بگیرید. (امواج رادیویی روی زمین سریعتر از آب حرکت می کنند.) حتی باید صدای ترافیک را در محیط های شهری در نظر بگیرید.
شکل ایده آل آنتن ها برای شبکه
بیایید نگاهی به انواع مختلف آنتن بیاندازیم.
آنتن ایزوتروپیک: ابتدا تصور کنید برج بزرگی در جایی قرار گرفته است و امواج دایره ای را در همه جهات ساطع می کند. اگر واقعاً می توانستید امواج را ببینید، آنها یک کره کامل در اطراف برج تشکیل می دادند. این نوع آنتن را آنتن ایزوتروپیک می نامند و در دنیای واقعی وجود ندارد. تئوری است و به عنوان نقطه پایه برای اندازه گیری آنتن های واقعی استفاده می شود.
حال بیایید به آنتن های دنیای واقعی بپردازیم. انواع مختلفی از آنتن ها وجود دارند که امواج رادیویی را در جهت ها، شکل ها و در سطوح مختلف منتشر می کنند. به آنتن کروی ایزوتروپیک فکر کنید. اگر از طرفین فشرده شود، به شکل دیگری در می آید و امواج را در یک صفحه عمودی متمرکز می کند. اگر از بالا فشرده شود، مانند یک پنکیک صاف می شود و امواج را در یک صفحه افقی تابش می کند. بنابراین، دو نوع اصلی آنتن وجود دارد: جهت دار و چند جهته یا directional و omnidirectional.
فاکتور های تعیین عملکرد آنتن رادیویی یا آنت شبکه
برای درک بهتر آنتن های بی سیم و شبکه، برخی از اندازه گیری ها و اصطلاحات اساسی وجود دارد که باید مورد بحث قرار گیرند.
Gain. یکی از اندازه گیری های اولیه آنتن ها gain است. Gain به صورت dBi اندازه‌گیری می شود، یعنی چقدر آنتن قدرت فرستنده را در مقایسه با آنتن تئوری ایزوتروپیک ، که دارای بهره 0 dBi است، افزایش می دهد. dBi بهره واقعی آنتن به خروجی فرستنده است. Gain در واقع متقابل است – همان انتقال و دریافت است. بهره بالاتر به معنای سیگنال های ارسالی و دریافتی قوی تر است. یک راه آسان برای به خاطر سپردن اصول اولیه بهره یا gain این است که هر 3 دسی بل بهره اضافه شده، توان خروجی موثر آنتن را دو برابر می کند. هر چه آنتن سیگنال را بیشتر متمرکز کند، بهره بیشتری خواهد داشت.
شما در واقع می توانید سود و زیان یک سیستم را با جمع کردن سود و زیان قطعات آن بر حسب دسی بل محاسبه کنید.
فرکانس و طول موج امواج الکترومغناطیسی از دو جز فرکانس و طول موج تشکیل شده اند.
فرکانس تعداد امواج در هر ثانیه است. طول موج فاصله بین یک قله موج و قله بعدی است. فرکانس های پایین‌تر دارای طول موج های بلندتری هستند. فرکانس های بالاتر طول موج کوتاه تری دارند. به عنوان مثال فرکانس رادیو AM 1 مگاهرتز با طول موج حدود 1000 فوت است. رادیو های FM با فرکانس بسیار بالاتر 100 مگاهرتز کار می کنند و طول موجی در حدود 100 فوت دارند.
دو فرکانس رایج برای شبکه های بی سیم 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز هستند. هر دو فرکانس بسیار بالا با طول موج بسیار کوتاه در باند مایکروویو هستند. فرکانس 2.4 گیگاهرتز دارای طول موج حدود 5 اینچ است.
Beamwidth. آنتن را مانند چراغ قوه یا نورافکن در نظر بگیرید. نور (یا امواج رادیویی) را در جهت خاصی منعکس و هدایت می کند. پهنای پرتو یا beam width در واقع نحوه تمرکز یا تجمع انرژی را اندازه گیری می کند.
پولاریزاسیون. این جهتی است که در آن آنتن طول موج ها را به صورت عمودی، افقی یا دایره ای تابش می کند. آنتن های عمودی پلاریزاسیون عمودی دارند و رایج ترین آنها هستند. برای عملکرد بهینه، مهم است که آنتن های فرستنده و گیرنده دارای پولاریزاسیون یکسان باشند.
VSWR و افت برگشتی. نسبت موج ایستاده ولتاژ (VSWR) میزان تطابق آنتن با شبکه در فرکانس کاری مورد استفاده را اندازه گیری می کند. این نشان می دهد که چه مقدار از سیگنال دریافتی به گیرنده نمی رسد. افت برگشتی یا return loss میزان تطابق آنتن دیش رادیویی را با شبکه اندازه گیری می کند. اعداد معمولی VSWR 1:1.2 یا 1:1.5 هستند. یک عدد بازده معمولی 20 است.
