На что влияют антенны в роутере
Как правильно расположить антенны Wi-Fi-роутера
Изначально, когда «пошли» роутеры в народ, они имели на борту одну антенну. А помните выдвижную антенну на первых сотовых телефонах? Нет? А они были! Это теперь никого не удивишь двумя и более антеннами на роутере. В принципе ее вообще может быть и не видно. Она может быть скрытой, как на современных смартфонах. В этой статье разберем, зачем на некоторых маршрутизаторах так много антенн.
Зачем нужны антенны
Понятно, что любой модем — приемо-передающее устройство. Изначально мы подключались к Интернету с помощью кабеля. И на тот момент эти устройства были хороши. Теперь в цепочке Роутер ↔ Компьютер появилась антенна. Какого она типа, скрытого или открытого — не важно. Главное, что без нее невозможна передача радиоволн на расстояния.
В настоящее время антенной оснащены все устройства:
Причем их визуально может быть и не видно. А нас интересует именно расположение всех антенн роутера.
Раньше были телефоны с торчащей антенной. Теперь таких моделей не выпускают. Сама антенна осталась, но визуально ее не видать. Теперь они находятся внутри аппарата.
Это явление в полной мере касается и маршрутизаторов. Если перед вами такое устройство, но антенны не видно, то помните, она там точно присутствует. Роутеров, да еще с функцией Wi-Fi без антенны не существует в принципе. Мало того, их может быть несколько:
Как правило, теперь они внешние. Это не делает сигнал мощнее. Просто коэффициент усиления антенны выше. А мощность напрямую зависит от передающего устройства внутри маршрутизатора. Это обеспечивает устойчивость радиосигнала и увеличение радиуса действия. Теперь мы разобрались, что главное в передающем устройстве — коэффициент усиления. Именно за счет него обеспечивается расширение площади покрытия Wi-Fi.
Теперь, переходим к вопросу для чего роутеру необходимо много антеннок.
Сколько необходимо антенн
Старые системы были оснащены одной антенной, и, на тот момент, этого хватало для медленного Интернета со скоростью одного-двух мегабит в секунду.
Но время шло, скорости увеличились. Старое сетевое оборудование просто не соответствовало новым требованиям.
Для быстрого Интернета Wi-Fi должен работать гораздо быстрее. Для улучшения быстродействия было решено добавить вторую антеннку, потому что одна не справлялась с приемом и передачей данных (SISO) при возросшей скорости.
Две и более
Две антенны на роутере обеспечивали одновременную работу и на прием, и на передачу по технологии MIMO. Соответственно, увеличились и скорости — до 144 Мбит/сек.
Надо сказать, что у современных моделей смартфонов также присутствует две антенны.
А добавим еще одну
Если для передачи данных используется конфигурация 3×3 MIMO или 2×3 MIMO, то может понадобиться и третий «усик», который так же работает на прием/передачу. Это поддерживает работу беспроводных сетей на уровне в 216 Мбит/сек. Если маршрутизатор может работать по протоколу TurboQAM или NitroQAM, то скорость может существенно возрасти!
А если четыре
Для обычной квартиры с подключением Ehternet по витой паре смысла в дополнительных «усиках» нет никакого. Теоретически скорость может составить 100 Мбит/сек, но в действительности она ниже.
А если используется простая телефонная линия по протоколу xDSL, то реальная скорость вообще 20–30 Мбит/сек. В этом случае оптимальным устройством будет роутер или с двумя антеннами, или со встроенной.
Другое дело, если раздача Интернета идет по оптоволоконным сетям. Они могут обеспечить скорость от 1 Гбит/сек и выше. Тут открывается возможность:
В этом случае применение роутеров с четырьмя «усами» будет оправдано. Особенно, если пользователей Интернета в доме несколько, и у всех разные предпочтения.
Располагаем роутер правильно
Может показаться странным, но есть такие пользователи, которые считают достойным местом для размещения такое, чтобы не бросалось в глаза или наличие поблизости розетки. Они не думают о том, как располагается маршрутизатор и как это скажется на приеме/передаче сигнала. Если устройство устанавливается специалистом, то тот уже заранее знает, как правильно разместить и установить оборудование.
Так где должны быть расположены антенны роутера и как правильно он должен стоять? Очевидно, что наилучшее положение в центре помещения.
Отчасти это так. Если квартира однокомнатная. А если комнат две-три?
Если есть разделяющая стена, то маршрутизатору самое место в самой большой комнате на той стене, которая разделяет две соседние комнаты. Но есть ограничения. Такие бытовые устройства, как холодильник, микроволновка, стабилизаторы и другие электроприборы будут мешать распространению радиосигнала. Поэтому от всех подобных устройств лучше держаться подальше.
Также не лишним будет учесть, где находится клиент Интернета в соседних жилых помещениях. Самая выгодная точка установки — на равноудаленном расстоянии от всех сетевых потребителей. В этом месте и лучше всего располагать ваше устройство.
Направление антенны роутера
Для тех, у кого роутер с внутренней антенной, этот раздел не актуален. Но если на маршрутизаторе два и более «усика», то вопрос, как правильно расположить антенны Wi-Fi-роутера, будет весьма острым.
Есть возможность подстроить раздачу под параметры квартиры. Но необходимо учитывать такой параметр, как коэффициент усиления. Чем больше его величина, тем больше расширяется радиус распространения волн.
Теперь самое главное — как распространяется радиоволна. Если этот коэффициент приближается к единице, то форма зоны влияния ближе к шарообразной. Но современные устройства обладают коэффициентом больше 1,0. Поэтому форма зоны охвата дискообразная. Иначе говоря, по краям антенн сигнал увеличивается, сверху или снизу «диска» уменьшается.
Что из этого следует:
Теперь самое интересное. Зачастую современные модели обладают несколькими радиоканалами, например, по количеству антенн. Поэтому, если все «усики» направить в разные стороны, то мы тем самым поменяем зоны приема/передачи по разным плоскостям. Тем самым радиус действия маршрутизатора увеличится.
Еще необходимо помнить, что антенны бывают двух типов:
Маршрутизатор, у которого антенны всенаправленные, а этот тип в основном и применяется в современных устройствах, вообще нацеливать конкретно куда-то не требуется.
Вернемся к роутерам со встроенными антеннами. Их изначально рекомендовано монтировать на стене вертикально. Но так как встроенных антенн может быть и больше, то для таких моделей вертикальное или горизонтальное положение значения не имеет. В любом варианте направленной передачи будет обеспечена стабильная работа устройства. Можно даже посоветовать и поработать с разными положениями, чтобы увидеть, когда сигнал будет самым лучшим.
Меняем настройки
Есть еще вариант улучшить качество радиоимпульса — изменить его настройки. Рассмотрим, зачем это делать.
Ваш сигнал может забиваться передачей от роутера соседей за стеной, который также раздает Wi-Fi, но на свою квартиру и, что самое плохое, на той же частоте. В результате — вы будете от этого недополучать Интернет.
Эта проблема решается переходом на другой канал. Большинство маршрутизаторов так и делают. Они могут выделить самый незагруженный канал и перейти на него. Для этого в списке Wi-Fi каналов надо активировать пункт «Auto». Увы, не во всех приборах такая функция есть.
Можно попробовать увеличить мощность радиосигнала. Правда эта опция ограничена диапазоном от 0 до 100 %. Но если ваш роутер обладает возможностью повысить уровень мощности выше стандартных значений, то это может спасти положение.
Увеличение мощности нарушает стандарты Государственной комиссии по радиочастотам. Никто, конечно, контролировать вас не будет, но все же — имейте это ввиду.
Заключение
Теперь вы точно знаете, что у Wi-Fi-роутеров антенны есть в любом случае и расположенны они могут быть по-разному. Сколько их — одна, две или больше — от этого зависит только зона покрытия сетью ВайФай. И если ваша скорость передачи данных до 100 Мбит/сек, то это не так критично для небольших комнат. А вот если у вас высокоскоростной Интернет, который используется для просмотра потокового видео в улучшенном качестве или для сетевых игр, то тут нужен роутер с большим количеством антенн.
Видео по теме
Антенны на роутере
Первые Wi-Fi роутеры выпускались с одной антенной. Позже появились модели с двумя, тремя, четырьмя. А у некоторых маршрутизаторов их количество вообще может доходить до десятка. В то же время встречаются роутеры вообще без них. В чём секрет? Зачем одним устройствам так много антенн, в то время, как другие обходятся вовсе без них? Что они дают и сколько их должно быть для хорошего покрытия Wi-Fi? Об этом речь пойдёт в нашей статье.
Зачем антенны на роутере
Не вдаваясь в глубокие нюансы радиотехники, сразу отметим: любому принимающему и передающему сигнал радиоустройству необходима антенна. Без неё, сам по себе передатчик отсылать и принимать радиоволны не может.
Антенна есть в любом смартфоне, в Wi-Fi адаптере и, конечно, в Wi-Fi роутере, даже если её не видно. Раньше телефоны, например, поголовно выпускались с внешней антенной. А у некоторых она ещё и дополнительно выдвигалась для улучшения приёма. Сейчас таких моделей вы не найдёте. Все современные смартфоны и телефоны выпускаются с встроенной внутренней. То есть она спрятана внутри корпуса устройства и визуально её не видно.
То же самое касается роутеров. Если вы видите беспроводной маршрутизатор без антенны, знайте: она там есть, только внутри. Wi-Fi роутеров без них не бывает в принципе. При этом количество встроенных антенн тоже может быть разным – одна, две, три. Иногда, для улучшения приёма, она располагается по всему периметру корпуса. Но внешняя всё равно работает лучше. У неё больше коэффициент усиления.
Вопреки расхожему мнению, антенна вовсе не делает радиосигнал мощнее. Мощность сигнала зависит от передатчика. Она делает его устойчивей и увеличивает радиус действия за счёт распределения сигнала в определенных направлениях. То есть чем больше коэффициент усиления, тем большую площадь покрытия Wi-Fi можно обеспечить.
Теперь давайте разберёмся зачем роутеру так много антенн и как это влияет на качество его работы.
Сколько нужно антенн домашнему роутеру
Старые маршрутизаторы работали с одной антенной и, вроде бы, неплохо справлялись со своей задачей. Зачем же кому-то пришло в голову прикрутить к роутеру ещё одну?
Раньше интернет был медленным и, зачастую, предоставляемая провайдером скорость была в пределах одного-двух мегабит в секунду. Но со временем скорости выросли, соответственно, увеличились и требования к сетевому оборудованию.
Чем быстрее интернет, тем быстрей должен работать и Wi-Fi. Иначе беспроводные устройства будут работать медленно. В связи с этим у роутеров и «отросла» вторая антенна.
Дело в том, что у старых моделей маршрутизаторов одна антенна одновременно работала на приём и передачу (SISO). Одной было не достаточно, чтобы обеспечить высокую скорость работы даже при мощном передатчике. Такие маршрутизаторы максимум могут обеспечивать 72 Мбит/сек в беспроводной сети при ширине канала 20 МГц. На практике существенно меньше – 30-50 мбит/сек. Что, при одновременной работе в сети трёх-четырёх клиентских устройств, очень мало.
Две и более
Тогда стали выпускать роутеры с двумя антеннами, обе работают одновременно на приём и передачу. Это позволило увеличить скорость до 144 Мбит/сек. Такая схема работы называется MIMO — в переводе с английского «множественный ввод-вывод».
Кстати, современные смартфоны, планшеты и ноутбуки тоже оснащены как минимум двумя антеннами. Если у вас старое устройство с одной, оно не сможет полноценно работать с двухантенным роутером, и скорость передачи данных будет меньше.
Ок, но зачем тогда третья антенна? Опять же для скорости. Обычно в роутерах с тремя антеннами используются конфигурации 3×3 MIMO или 2×3 MIMO. То есть три (во втором случае две) антенны используются для передачи. При приёме задействованы все 3. Такая конфигурация может обеспечить скорость в беспроводной сети на уровне 216 Мбит/сек. Если ширина канала будет не 20, а 40 МГц, то скорость будет до 450 Мбит/сек. Это при модуляции 64-QAM. Но если роутер и устройства поддерживают TurboQAM и или NitroQAM, то скорость может быть существенно выше!
Есть роутеры и с четырьмя антеннами, поддерживающими 4×4 MIMO. Правда такие роутеры нельзя запитать по технологии PoE, так как мощности PoE уже не хватает для поддержки даже 3×3 MIMO.
Скорости приведены для передачи на частоте 2.4 ГГц, если роутер работает на 5 ГГц, то скорость передачи будет выше — до 433 Мбит/с на канал.
Оптимальное количество
Нужны ли монстры с четырьмя антеннами в обычной квартире? Чаще всего нет. Дело в том, что большинство провайдеров предоставляют подключение к сети по витой паре (Ehternet), где максимально возможная скорость 100 Мбит/сек, а реально ниже. А если у вас xDSL подключение по телефонной линии, то, скорее всего, скорость будет в пределах 20-30 Мбит/сек. Поэтому необходимость использовать роутер, раздающий Wi-Fi на скорости 1 Гбит/сек лишена смысла.
То есть для пользователя в обычной небольшой квартире с подключением к интернету по телефону или Ethernet вполне подойдёт обычный роутер с двумя антеннами. Или даже с встроенной антенной, если помещение небольшое. Мощный роутер с четырьмя антеннами понадобится, если у вас интернет подключен по оптоволоконной линии, обеспечивающей скорость выше 1 Гбит/сек. Также высокая скорость Wi-Fi важна при просмотре потокового видео и при онлайн-играх. Особенно если в вашей сети несколько геймеров, одновременно подключенных к интернету.
Двухдиапазонные
Но в современных роутерах у антенн может быть и другое назначение.
Поэтому двухдиапазонные роутеры, как правило, оснащены четырьмя и более антеннами. Учитывайте этот фактор при покупке такого устройства. В техническом описании двухдиапазонных роутеров производитель указывает общую максимальную скорость. Однако обратите внимание, что в подробном описании фигурируют две скорости – для диапазона 2,4 ГГц и 5 ГГц.
Как должны быть направлены
Внешние антенны на роутере, независимо от того съёмные они или нет, закреплены подвижно. Их положение можно менять. У многих пользователей возникает вопрос: как должны быть расположены антенны на Wi-Fi роутере, куда они должны быть направлены.
Отметим, что существует два вида антенн: узконаправленные и всенаправленные. Первые собирают сигнал в пучок и транслируют его в одном конкретном направлении. Всенаправленные вещают во все стороны. В роутерах используются только всенаправленные, поэтому нацеливать их куда-либо не нужно.
Если разместить антенны горизонтально, сигнал будет распространяться по вертикали, то есть вверх и вниз. Что оправдано, если нужно обеспечить покрытие на верхнем и нижнем этажах. В обычной квартире имеет смысл разместить антенны вертикально с небольшим уклоном в сторону желаемого максимального обеспечения покрытия.
Антенны выполнены подвижными для того, чтобы в любом положении роутера их можно было установить нужным образом. Ведь маршртуизатор может быть как установлен на ровной поверхности – на столе или на полу, так и размещён вертикально на стене.
Что касается роутеров с встроенными антеннами, то некоторые модели рекомендуется размещать вертикально на стене, поскольку расположение антенн в них горизонтальное. Но у большинства моделей внутри корпуса их несколько, и они располагаются как горизонтально, так и вертикально, обеспечивая стабильную работу в любом положении. Стоит поэкспериментировать с разным положение устройства, чтобы выяснить, в каком случае сигнал будет лучше.
Заключение
Итак, Wi-Fi роутеров без антенн не бывает – они могут быть внешние или прятаться в корпусе устройства. От их количества зависит покрытие и скорость работы Wi-Fi. Но это не критично для небольших помещений и подключения к интернету на скорости до 100 Мбит/сек.
Роутеры с большим количеством антенн нужны при высокоскоростном интернет-подключении, для онлайн-игр и потокового видео в высоком качестве. Руководствуясь этой информацией, вы можете определить нужен ли вам маршрутизатор с десятком антенн или же вполне достаточно обычного роутера с двумя.
Больше – лучше? Сколько антенн должен иметь хороший Wi-Fi-роутер
Большинство современных моделей роутеров оснащено несколькими антеннами (чаще всего – от 2 до 4, хотя встречаются модели и с десятком антенн). При этом существует мнение, что чем больше у роутера антенн, тем лучше скорость приема и передачи данных. Так ли это на самом деле? Попробуем разобраться.
Количество? Качество!
Начнем с очевидного: если роутер оборудован одной антенной, то она работает одновременно на прием и передачу данных. Сейчас такие устройства встречаются редко: даже безымянные китайские производители оснащают роутеры хотя бы двумя антеннами (не обязательно внешними), утверждая при этом, что дополнительные антенны увеличивают максимальную скорость беспроводного соединения. Действительно, если одна не слишком мощная антенна передает и принимает сигнал Wi-Fi, скорость соединения может быть невелика. Однако простое увеличение количества антенн совсем не означает линейного увеличения скорости подключения к сети! Одна качественная антенна способна дать лучший сигнал, чем несколько дешевых.
При выборе роутера рекомендуем обращать внимание не только на количество антенн и максимальную скорость приема и передачи данных, заявленную производителем. Хотя увеличение числа антенн несколько повышает чувствительность роутера, многое зависит от мощности передатчика устройства, режима работы антенн и текущего состояния эфира Wi-Fi.
Мощность передатчика измеряется в децибелах на милливатт. Максимальная мощность передатчика в бытовых роутерах обычно составляет около 20 дБм (или 100 мВт). Роутер с мощным передатчиком теоретически обеспечивает стабильный уровень сигнала во всех уголках квартиры. На практике многое зависит от «замусоренности» эфира посторонними сигналами (особенно для устройств, работающих на частоте 2,4 ГГц), мощности передатчика принимающего устройства и т.д. И иногда роутер с более мощным передатчиком дает более устойчивый сигнал, если… немного cнизить используемую мощность в настройках устройства. Сигнал при этом более стабилен, чем при использовании «слабого» роутера, работающего на максимальной мощности.
Зачем снижать мощность?
Но почему так происходит? Разве не проще увеличить мощность передатчика до максимально возможного значения, повысив уровень сигнала? В идеальном мире – проще. В реальности же мы сталкиваемся с неприятными моментами:
Режимы MIMO
Работа антенн, которыми оснащен ваш роутер, характеризуется множеством параметров: угол антенны, коэффициент усиления и т.д. Далеко не всегда производители антенн подробно указывают эти данные. А вот режим MIMO часто указывается (иногда под названием «схема MIMO»). Что это такое?
MIMO (в переводе с англ. «множественный ввод-вывод») – это технология кодирования сигнала, позволяющая повысить скорость одновременной передачи данных на несколько устройств при использовании системы из нескольких антенн. Если в характеристиках роутера указано, что устройство работает по схеме MIMO 2×2, то это значит, что две антенны принимают сигнал и две передают. При этом максимально возможная скорость обмена будет выше, чем при использовании одной передающей и одной принимающей антенны, но необязательно в два раза. Скорость зависит еще и от количества пространственных потоков (spatial streams), которые возникают при передаче данных в режиме MIMO. К тому же, запись «MIMO 2×2» не всегда означает, что у роутера именно две антенны, работающие на прием и передачу. В некоторых случаях их может быть три: одна принимает сигнал, вторая передает, а третья автоматически переключается в разные режимы работы по необходимости.
Существуют также устройства, работающие по схеме MIMO 1×2, MIMO 3×3 и т.п. Чем больше принимающих антенн имеет роутер, тем выше будет чувствительность точки доступа в большинстве случаев. Но помните, что сама по себе чувствительность не гарантирует высокой скорости передачи данных: как мы уже упоминали, многое здесь зависит от «замусоренности» эфира посторонними сигналами, используемого диапазона частот (сигнал на частоте 5 ГГц сильнее затухает при прохождении сквозь стены и мебель), а также от вашего провайдера и тарифного плана.
Каждый выбирает для себя
Итак, мы упомянули некоторые важные параметры роутеров и выяснили, что большое количество антенн само по себе не гарантирует высокой скорости передачи данных. Из этого можно сделать вывод: мощные дорогие роутеры с большим количеством антенн, конечно, хороши, но задействовать их возможности на 100% могут не все пользователи.
Например, если вы подключены к тарифному плану со скоростью доступа до 30 Мбит/с, вряд ли вам понадобится дорогой роутер последней модели. Если вы живете в однокомнатной квартире, качественный роутер с двумя антеннами обеспечит вам приемлемый уровень сигнала, поэтому необязательно покупать устройство с восемью антеннами. Словом, устройства бюджетного и среднего класса с 2-4 антеннами вполне подойдут большинству домашних пользователей (к тому же, возможную проблему с затуханием сигнала можно решить и с помощью репитеров). Более дорогие роутеры стоит покупать, если нужны какие-то дополнительные функции (поддержка DLNA или стандарта 802.11ac) и при этом вы можете настроить сетевое оборудование самостоятельно.
Направленность антенн в маршрутизаторах и точках доступа
Содержание
Содержание
Правильный роутер нужно выбирать не по внешнему виду и количеству лампочек, а по техническим характеристикам. Но чтобы понять, о чем идет речь в описании устройства и для чего маршрутизатору нужен коэффициент усиления сигнала, необходимо запастись теоретическими знаниями. Например, какие антенны бывают, почему они вращаются, и как это влияет на качество сигнала — эти и другие вопросы мы разберем в нашем материале.
Первая попытка передать информацию с помощью радиоволн была предпринята в 1896 году русским ученым Александром Степановичем Поповым. Ему удалось продемонстрировать процесс передачи электрических импульсов «беспроволочным» методом. Естественно, открытие заинтересовало ученых по всему миру, и каждый талантливый изобретатель того времени начал «приручать» радиоволны. Гонка за беспроводным сообщением способствовала ряду важных открытий: сначала придумали телеграф, затем радио, телефон и телевидение.
Спустя 120 лет технология была улучшена и оцифрована для эффективной работы в современных реалиях, но принцип приема и передачи сигналов не изменился. Чтобы отправить информацию по воздуху, роутеру необходим стандартный набор оборудования. Один из ключевых блоков беспроводной системы — антенна.
Антенны
Чтобы настроиться на одну из радиостанций, приемнику достаточно металлического штырька или небольшого отрезка проволоки. Для приема цифрового ТВ телевизору нужны специальные «рожки», а роутер может обойтись встроенной антенной в виде полоски меди на текстолите — требования к антеннам зависят от типа сигнала и его мощности. Вопреки всеобщему заблуждению, антенна — это пассивное устройство, которое самостоятельно не передает и не принимает сигнал, а лишь концентрирует его. Причем в качестве сигнала могут выступать не только радиоволны, но и свет.
Представим фонарик с лампой накаливания: вольфрамовая спираль излучает яркий свет, мощности которого достаточно, чтобы осветить объект на расстоянии всего лишь 5-10 сантиметров. За пределами этой дистанции свет очень быстро рассеивается и теряется в пространстве. Это происходит из-за того, что лампа имеет рассеянное свечение, и световые волны не достигают дальних объектов без вспомогательных инструментов, например, отражателя. Он превращает беспорядочное движение фотонов света в направленный и организованный поток. В случае с беспроводной связью, роль отражателя играют антенны — они отличаются формами и конфигурациями, а характеристики антенны влияют на качество сигнала и его дальнобойность.
Коэффициент усиления
На сухом техническом языке коэффициентом усиления (КУ) называют некое отношение мощности на входе эталонной антенны к мощности сигнала настоящей антенны. Эталонной антенной считается изотропный излучатель, который принят как виртуальная величина и не существует как таковой. Изотропный излучатель испускает радиосигнал равномерно во всех направлениях, не имеет мертвых зон и создает покрытие в форме сферы. Чем мощнее эта антенна, тем больше сфера и, соответственно, площадь покрытия сигналом.
Представим, что лампочка в фонарике представляет собой тот самый изотропный излучатель, который отправляет свет во все стороны. Сама по себе лампочка не способна осветить даже часть письменного стола — свет будет рассеянным и тусклым. Но можно сделать так, чтобы маломощный источник превратился в настольную лампу. Для этого нужен отражатель: помещаем его перед лампой и наблюдаем, как часть потерянного света возвращается отражателем в заданном направлении. В таком случае, лампа без отражателя считается изотропным излучателем, отражатель выступает в роли антенны, а разница в мощности свечения между лампочкой и лампочкой с отражателем — это коэффициент усиления антенны. КУ измеряется в децибелах и понимается, как «раз» — во сколько «раз» мощнее?
В примере с фонариками коэффициент усиления зависит от качества и размера отражателя — чем лучше и больше его поверхность, тем больше света будет отражено в нужном направлении. Коэффициент усиления пассивных радиоантенн зависит от типа антенны, ее размеров, а также от состава примененных в ней материалов. Например, медь имеет больший КУ, чем алюминий. На качество усиления также влияет настройка: каждая антенна должна быть настроена на строго определенную частоту.
Типы антенн
Планету опоясывают миллионы сигналов и радиоволн. Можно представить, насколько разными должны быть эти сигналы, чтобы все приемники и передатчики понимали, кому и что адресовано в этом мире. Поэтому для каждой сферы беспроводной передачи применяются разные антенны: для коротких и длинных волн, для спутниковых сигналов, есть даже зеркальные антенны телескопа Хаббл для приема инфракрасного излучения дальних галактик. Антенны делятся на десятки видов и подвидов, но любителю достаточно знать о самых распространенных, чтобы понимать, как работает домашняя беспроводная сеть.
Всенаправленные антенны — те самые рожки, которые установлены в роутерах или адаптерах Wi-Fi по умолчанию. Эти антенны рассчитаны на работу в помещении и настроены таким образом, чтобы как можно лучше покрыть его стабильным сигналом. Эти антенны называют всенаправленными. Если рассмотреть создаваемое ими покрытие в двух плоскостях, то получится такая диаграмма:
Антенна имеет идеальное горизонтальное покрытие, тогда как под ней и над ней остаются мертвые зоны — если сложить диаграмму в 3D-модель, то получится пончик:
Коэффициент усиления всенаправленных антенн, как правило, не превышает 5-6 дБ — этого достаточно, чтобы обеспечить связью дом, квартиру или небольшой офис, но совсем мало для того, чтобы отправить сигнал за несколько сотен метров от точки доступа. Чаще всего такой тип излучателей применяется в домашних роутерах в виде штатных съемных и несъемных антенн.
Если вернуться к примеру с лампами, то всенаправленной антенной (отражателем) света можно считать матовую колбу, которая равномерно распространяет свет вокруг себя. Похожая система применяется в диодных лампах со стандартным цоколем.
Направленные антенны — распространенный тип антенн, которые так же применяются в домашних беспроводных системах. Задача такой антенны — передавать сигнал строго в заданном направлении. Из-за того, что антенна имеет узкий диапазон покрытия и превращает сигнал практически в острую пику, ее целесообразно использовать только за пределами помещений, чтобы передавать сигнал на расстояние до нескольких десятков километров. Диаграмма направленности радиоволн таких излучателей выглядит следующим образом:
Если представить сигнал направленной антенны в форме 3D-фигуры, то получится следующий объект:
Сигнал такой формы рассматривается в лепестках. У классической направленной антенны всего четыре лепестка: два боковых, один задний и один передний. Передний лепесток —основной, он излучает поток радиоволн с высоким КУ.
Как правило, такие антенны применяют для организации радиомостов между двумя удаленными беспроводными точками, например, для передачи интернета из одной части города в другую. За дальнобойность системы приходится платить практически нулевым качеством покрытия сети в любом месте возле направленной антенны. Зато коэффициент усиления таких антенн будет самым высоким — до 34 дБ.
Направленные антенны применимы не только к радиосвязи, но и к световым волнам. Удачный пример направленной антенны для света — это морской маяк, который использует систему зеркал и отражателей, чтобы сформировать свет в узкий пучок и доставить его к самому горизонту.
Секторные антенны — это направленные антенны с видоизмененным лепестком основного сигнала. Секторные антенны имеют меньшую дальнобойность, но покрывают сигналом уже целый сектор. Диаграмма сигнала таких антенн отображает широкий лепесток покрытия в одном направлении, который при этом сохраняет достаточную дальнобойность:
Секторные антенны обладают широким углом покрытия горизонта — до 90 градусов, но сильно урезают сигнал по вертикали.
Такие излучатели используются для распространения сети на средние расстояния сразу нескольким абонентам в пределах лепестка диаграммы. Как правило, это системы усиления сигнала 3G/4G, а также корпоративные системы беспроводной связи — для покрытия сетью дворов, больших помещений или торговых центров.
Коэффициент усиления секторных антенн составляет 16–20 дБ. Этот максимум обусловлен умеренной широтой лепестка, хотя может быть увеличен вплоть до 70 дБ с помощью активного усилителя сигнала.
Без примера на лампочках не обойтись: секторной антенной для источника света можно считать отражатель особой формы или линзу, которые формируют из волн не узкий пучок, а широкое световой пятно. Идеальный «секторный» свет — карманный фонарик.
Отражатель для роутера
С помощью отражателей можно получить свет различного качества и формы. Например, если применить плоский отражатель, то световой поток будет максимально рассеянным, но достаточно ярким, чтобы осветить перед собой пару метров темноты.
Если же зеркальная поверхность примет форму полусферы, то отраженный свет будет сформирован в пучок и станет заметно ярче, чем до процесса переотражения. Если же модифицировать систему с помощью отражателя и дополнительной линзы, то полученным лучом света уже можно «достать» до дома напротив. При этом, несмотря на разницу в яркости и дальнобойности, лампа фонарика остается постоянной величиной.
Такие же переотражения происходят, когда антенны формируют сигнал — это могут быть как направленные, так и всенаправленные волны. Более того, универсальные излучатели в домашнем роутере можно превратить в секторные — для этого необходимо за антенной установить металлический отражатель с такой же формой, как у отражателя фонарика. Выглядит необычно, но работает эффективно.