Anteny Internetowe

Artykuły - Na skróty:

Anteny internetowe

     W dzisiejszej erze wszyscy mówią popularnie o antenach internetowych, jednak czym naprawdę jest antena internetowa?. Wydawać by się mogło, że antena internetowa będzie uchodzić za bardzo skomplikowane urządzenie - a jak jest na prawdę?
     Strwożenie anteny internetowej było następstwem, a zarazem rozwiązaniem problemu przesyłania Internetu na znaczne odległości. Mimo, iż antena konstrukcyjnie nie zawiera skomplikowanych elementów powstała na początku XXI w (data przybliżona).
     Technologia przesyłowa idzie o krok dalej i zamiast anten radiowych wprowadzane zaczynają być nadajniki / odbiorniki laserowe. Jaka ich przyszłość będzie? tego nikt nie powie dokładnie, gdyż cena tych urządzeń jest znacząco większa od zwykłej anteny radiowej i jest kosztem rzędu 14-40 tys. zł (ceny mogą ulegać znacznej zmianie).
     Obecnie najpopularniejsze anteny internetowe pracują w dwóch pasmach radiowych 2,4 Ghz i 5 Ghz. Pasma 5 Ghz używa się w skrajnych przypadkach typu: znaczne odległości między stacjami bazowymi lub dużej koncentracji nadajników na paśmie 2,4Ghz.
     Ze względu na sposób wykonania anteny dzielimy na:
         - dipolowe
         - kolinerane
         - mikropaskowe
         - szczelinowe
         - reflektorowe
     Każda z powyższych anten przejawia inne parametry, a także znajduje zastosowanie w innych uwarunkowaniach nadawczo - odbiorczych.
     Niektóre typy najpopularniejszych anten internetowych:
   - antena dipolowa
   - antena dookólna
   - antena kierunkowa
   - antena panelowa
   - antena reflektorowa
   - antena paraboliczna
   - antena sektorowa
   - antena śrubowa (inaczej: helikalna, helix, heliax)
   - antena tubowa
   - antena Yagi-Uda (w skrócie: antena Yagi)
     Niektóre z powyższych anten postaram się przybliżyć w krótkim zarysie.

1) Antena Yagi-Uda

     Antena Yagi-Uda jest anteną kierunkową wieloelementową o polaryzacji pionowej lub poziomej, zależnej od ustawienia elementów. Głównym elementem anteny jest dipol (wibrator) prosty, pętlowy lub bocznikowy o długości równej połowie długości fali, podłączony do przewodu antenowego. Pozostałe elementy anteny nie są podłączone, dlatego nazywa się je elementami biernymi. Pręty od strony odbiorczej mają mniejszą długość od wibratora i noszą nazywę direktorów (od ang. direct - nadawać kierunek), a pręty z przeciwnej strony, dłuższe od wibratora nazywane są reflektorami (odbija fale). Liczba direktorów ma wpływ na kierunkowość oraz na zysk anteny (im więcej direktorów tym większy zysk i większa kierunkowość – czyli węższa wiązka promieniowania). Antena konstrukcji SP6LB o 9 elementach na pasmo 2m (popularna w Polsce) ma zysk około 12dBd.

RYS HISTORYCZNY:
W latach dwudziestych XX wieku Shintaro Uda, profesor Królewskiego Uniwersytu Tohoku opracował we współpracy z inżynierem Hidetsugu Yagi, również pracownikiem uniwersytetu, nowy typ anteny kierunkowej nazwanej kanałem falowym. Chociaż głównym pomysłodawcą i konstruktorem anteny był profesor Uda, to Hidetsugu Yagi, który posługiwał się językiem angielskim opublikował w 1928 roku w prasie zachodniej informacje o tym wynalazku, dlatego to właśnie z jego nazwiskiem połączono ten rodzaj anteny. Pomimo wielokrotnego podkreślania przez inżyniera Yagi, że pomysłodawcą był profesor Uda, do dnia dzisiejszego antena ta jest nazywana Yagi lub Yagi-Uda. W lutym 1926 opatentowano antenę w Japonii, a amerykański patent został wydany w maju 1932. Anteny Yagi-Uda znalazły szerokie zastosowanie w komunikacji amatorskiej, łączności cyfrowej, telewizji i radiofoni.

2) Antena mikropaskowa

     Antena mikropaskowa - rodzaj anteny, wykonana poprzez naniesienie odpowiednio ukształtowanych pasków przewodnika na powierzchnię izolującą, w jednej lub kilku warstwach.
     Paski, które są dipolami odbiorczymi, są połączone paskami łączącymi. Długości pasków łączących dobiera się, tak by sygnały z poszczególnych dipoli docierały do punktów wspólnych w fazie a przez to wzmacniały się. Czas dotarcia sygnału oraz własnosci dipola zależą od długości fali dlatego dobierając odpowiednio długości dipoli i pasków łączących można ukształtować zależność czułości anteny od częstotliwości.
     Antena ta jest w ostatnim czasie stosowana w niemal wszystkich działach radioelektroniki nadawania i odbioru fal o długości mniejszej od decymetra.

     Zalety:
  - małe wymiary, waga i objętość;
  - niskie koszty produkcji;
  - łatwa integracja z układami elektronicznymi, jest często elementem obwodu drukowanego;
  - możliwość umieszczenia nie tylko na płasniej powierzchni, ale również na powierzchniach cylindrycznych, kulistych;
  - prostota wykonania,
  - możliwość tworzenia dużych układów antenowych.
    Anteny mikropaskowe występują w dwóch strukturach: jednowarstowej i wielowarstwowej. Zastosowanie poszczególych struktur zależy od zastosowania anteny oraz możliwości konstrukcyjnych i technicznych.

3) Anteny dookólna

     Antena dookólna - antena, której spadek mocy promieniowania wzdłuż wektora H jest nie większy niż 3 dB (połowa mocy) (maksymalny spadek mocy w stosunku do szczytowego zysku jest mniejszy od 3 dB). Najważniejszą cechą tej anteny jest charakterystyka promieniowania, która w tym przypadku jest dookólna. Oznacza to, że fala elektromagnetyczna wytworzona przez taką antenę rozchodzi się z jednakowym natężeniem we wszystkich kierunkach w płaszczyźnie poziomej. Pretenduje to takie anteny do zastosowań w radiokomunikacji pomiędzy obiektami ruchomymi oraz stałymi.

4) Antena szczelinowa

     Antena zbudowana z płaszczyzny przewodzącej i wyciętych w niej szczelin. Antena taka promieniuje energię po obu stronach płaszczyzny przewodzącej. Ograniczenie promieniowania od jednej strony płaszczyzny można osiągnąć poprzez umieszczenie, z tej strony szczeliny w którą energia ma nie promieniować, wnęki metalowej o głębokości d=λ/4. Polaryzacja fali wytwarzanej przez szczeliny poziome jest pionowa, a przez szczeliny pionowe-pozioma.

5) Antena reflektorowa

     Jest to antena składająca się z dwóch podstawowych elementów:
- reflektora, który stanowi powierzchnię odbijącą dla fal elektromagnetycznych,
- źródła oświetlającego (promiennika), który w odpowiedni sposób oświetla reflektor.
     Typy stosowanych reflektorów:
   - reflektor płaski(a) - ogranicza promieniowanie do jednej przestrzeni.
   - reflektor prostokątny(b) - ma taką samą budowę jak reflektor kątowy z tą jednak różnicą, że nie występuje tu promiennik. Pełni on po prostu rolę anteny pasywnej.
   - reflektor paraboliczny(c) - najbardziej rozpowszechniony typ anteny reflektorowej, często stosowony w telewizji satelitarnej. Fale elektromagnetyczne padające równolegle do reflektora po odbiciu przecinają się w jednym punkcie zwanym ogniskiem. Umieszczając w tym punkcie promiennik odbieramy prawie całą moc padającą na reflektor. Promiennik również może wysyłać fale, których droga będzie analogiczna jak w przypadku odbioru.
   - reflektor kątowy(d) - powstaje przez złożenie dwóch reflektorów płaskich i zapewnia zwiększenie zysku energetycznego.

6) Antena dipolowa

     To najstarsza, lecz wciąż najbardziej popularna antena. Słowo dipol pochodzi z języka greckiego i oznacza układ dwubiegunowy. Antena dipolowa składa się przeważnie z dwóch symetrycznych ramion zasilanych za pomocą symetrycznej linii transmisyjnej. Tego typu antena jest tzw. anteną symetryczną, ponieważ prądy płynące w obu ramionach anteny są równe co do amplitudy i mają przeciwne zwroty. Można spotkać również anteny dipolowe: o niesymetrycznych ramionach oraz anteny zasilane bocznikowo, optymalizowane, czy załamane. Anteny dipolowe ze względu na słabe parametry (wąskie pasmo pracy, mały zysk kierunkowy) występują rzadziej jako samodzielne, pojedyncze anteny, częściej stosuje się je jako elementy składowe bardziej skomplikowanych i rozbudowanych układów antenowych.

7) Antena kolinearna

     Jest to rodzaj anteny dookólnej będący najczęściej liniowym złożeniem dipoli półfalowych zasilanych przeciwfazowo. A. k. znalazły zastosowanie m. in. jako anteny nadawcze w małych sieciach osiedlowych pokrywających swym zasięgiem obszary (o promieniu do 5 km). Przykładowe parametry:
   * Rodzaj anteny: kolinearna 2 x 7/8 λ (długości fali)
   * Częstotliwość środkowa: 434 MHz
   * Polaryzacja: pionowa
   * Charakterystyka: dookólna
   * Zysk energetyczny ok. 6,7 dBi [1]
   * Impedancja wejściowa: 50 Ω
   * WFS na częstotliwości środkowej: < 1,5
   * Maksymalna moc wejściowa: 100 W


materiał został zaczerpnięty z wikipedia.pl