802.11: På tide å rydde opp i noen antennefeil

Denne artikkelen skyldes delvis en fersk erfaring jeg hadde med en ny klient. Unødvendig å si at han hadde noen feilaktige forestillinger om hvordan utbredelse av radiofrekvens (RF) virket.

Jeg må innrømme at det er vanskelig å visualisere hvordan elektromagnetisk stråling virker når den viser både bølgelignende og partikkellignende egenskaper, og forplanter seg i tre dimensjoner. Likevel er det enklere å forstå det grunnleggende enn folk flest tror.

Så morsomt som det høres ut, alt som trengs er en ballong. For mange år siden, mens jeg studerte for min første amatørradiolisens, ga en av mine mentorer meg en ballong og ba meg blåse den opp. Han ignorerte det quiziske utseendet til en sekstenåring og fortsatte deretter med å forklare RF-forplantning.

Isotrop radiator

Å forstå RF-stråling begynner med konseptet om en isotrop radiator. Sola og resultatene fra Big Bang Theory er begge eksempler på isotrope radiatorer i den virkelige verden.

Når det gjelder antenner, er en isotrop radiator teoretisk. Så tenk deg en RF-kilde som avgir elektromagnetisk stråling i tre dimensjoner med lik intensitet og 100 prosent effektiv. Til å begynne med fikk jeg det ikke til. Min mentor fortalte meg at den sfæriske formen til ballongen representerer en isotropisk radiator, med ballongens overflate der RF-stråling stopper. OK, det fungerer.

dBi

En mer teoretisk konstruksjon må forstås. Det er desibel (isotropisk) eller dBi. Det er gevinsten i stråleintensitet for en antenne sammenlignet med den isotropiske radiatoren. Her er den vanskelige delen. Tenk på ballongen min igjen og forestill deg at luften inni er RF-energi. Det er et bestemt beløp, så hvordan oppnår en antenne forsterkning? Det gjør man ved å konsentrere RF-energien. Å se på noen virkelige antenner vil være med på å forklare.

Den allestedsnærværende dipolantennen

Det 15 cm lange vertikale elementet du ser på det meste Wi-Fi-utstyr, er faktisk en dipolantenne. Det består av to elementer og er populært på grunn av det omnidireksjonelle strålingsmønsteret. Den har omtrent to dBi-forsterkning over den isotropiske radiatoren. La oss se hvorfor det er det.

Den skjematiske dipolen (med tillatelse fra Wikipedia) antyder hvordan gevinsten oppnås. La oss ta ballongen min igjen og klem den i midten som vist på bildet. Luften / energien inne i ballongen tvinges til en annen form. Denne formen er representativ for strålingsmønsteret for dipolantennen.

Legg merke til at ballongen er lengre, det vil bli betraktet som forsterkning i retninger vinkelrett på antennens akse. Mengden energi er den samme, den blir bare omdirigert. Følgende antennestrålingsskjema er av en typisk dipol.

Mer makt, Scotty

Når du ser på antennespesifikasjoner, har du kanskje lagt merke til at lignende antennestiler har forskjellige dBi-rangeringer. Noen gang lurt på hvordan det fungerer?

Tilbake til ballongen; Det simulerer fremdeles en dipolantenne, men la oss presse ballongen mellom to pappstykker. Legg merke til hvordan det blir lengre, det er ekstra gevinst. Har du også lagt merke til at det er mindre vertikal dekning? Det neste strålingsskjemaet viser hva som skjer.

Kundens første feil

Slik begynte klienten min å komme i trøbbel. Wi-Fi-ruteren hans var i sentrum av bygningen, og kontorer langs ytterveggene koblet ikke sammen. Han kjøpte to antenner som ligner den som ble vist her og var fornøyd da kontorene med svakt mottak nå koblet seg opp.

Gjett hva, datamaskiner i andre etasje rett over ruteren mistet tilgangen til nettverket. Det er fordi dipolantenner oppnår forsterkning ved å skvise strålingsmønsteret langs antennens akse. De er fremdeles rundstrømsrettede, men bare i rommet vinkelrett på antennens akse som vist i strålingsskjemaene. Så trenger han mer gevinst?

Retningsantenner

Legg inn retningsantenner, de er krafthusene når det gjelder å få. Nok en gang skildrer ballongen lett strålingsmønsteret. Parabolantenne er et eksempel på retningsantenner.

Som du kan gjette, for å øke forsterkningen, begrenser retningsantenner strålingsmønsteret ytterligere. Faktisk er mønsteret ikke lenger vinkelrett langs noen av antennens akser. Legg merke til i strålingsskjemaet nedenfor, det er bare ett diagram. Det er fordi mønsteret er det samme for heving og asimut.

Kundens andre feil

Jeg vedder på at du lurer på om jeg skulle komme tilbake til klienten min. Han trodde han fortsatt trengte mer makt. Så etter anbefaling fra en selger, kjøpte han to paneler (retningsbestemt) antenner. Deres logikk var at bygningen ville bli fullstendig dekket ved å peke antennene i motsatte retninger.

Kan du finne ut hvilke problemer dette forårsaket? Nå klagde flere personer i andre etasje på mistede forbindelser. Vi vet at det er fordi retningsantenner stråler mindre i det vertikale planet sammenlignet med dipolantenner. Men hvorfor klagde folk i første etasje på treg forbindelse?

MIMO og Multipath

Jeg var ikke klar over å ikke nevne klientens nettverk ble bygget med 802.11n utstyr. Jeg vedder på at du kan se hvor dette går. Ved å bruke retningsantenner mistet klienten min to av de beste funksjonene i 802.11n, MIMO og flerveisutbredelse.

802.11n utnytter noe som kalles flerveis interferens. Det gjør dette ved å bruke flere signalstrømmer og kondisjonere de forskjellige matingene til et sterkere og mer pålitelig signal hos mottakeren. Det var grunnen til at noen av kundens ansatte som hadde datamaskiner som hadde RF Non-Line of Sight til Wi-Fi-ruteren, kunne opprette forbindelse. Men den evnen forsvinner når retningsantenner brukes.

Siste tanker

Det kan være utfordrende å sette opp Wi-Fi-nettverk slik at de oppfyller forventningene. Å vite litt om RF-forplantning og hvordan antenner fungerer skal være et av de første trinnene, ikke en ettertanke.

For en velskrevet forklaring av grunnleggende antenneprinsipper og strålediagrammer, sjekk ut Dr. Trevor Marshalls artikkelantenner som forbedrer WLAN-sikkerhet. Jeg vil også takke medskinkene på Force 12, Inc for at jeg tillater meg å bruke ballongbildene deres.

© Copyright 2020 | mobilegn.com