reklama

Průvodce výběrem správné antény na Wi-Fi připojení

Principem fungování bezdrátových sítí je pokrytí prostoru signálem. K tomu je zapotřebí odpovídající anténa. Jaké jsou typy, co udává jejich kvalitu, na co dávat pozor i jak postavit anténu vlastní, se dozvíte v našem průvodci.

Nezbytnou součástí vybavení pro bezdrátové připojení jsou antény. Pro pokrytí bytu či kanceláře většinou postačují malé anténky, které jsou přibaleny k samotným kartám nebo přístupovým bodům, pro venkovní spoje, obzvlášť na delší vzdálenosti, už ale nestačí. Rušení, vliv počasí a překážky v cestě mají na signál neblahý vliv. Pak je třeba použít výkonnější anténu.

Vlastnosti antén vystihují některé důležité parametry, se kterými je třeba se na začátek seznámit. Ani zde tak vždy neplatí ono známé „čím větší, tím lepší“. Antény se liší nejen tvarem podle účelu použití, ale také schopností zachytit slabší signál či způsobem šíření signálu.

Směrovost

Jednotky

dB (decibel) – jednotka udávající rozdíl mezi úrovní dvou signálů. U antén vyjadřuje zisk při práci se signálem. U kabelů naopak ztrátu. Jde o jednotku logaritmickou, tudíž o 3 dB vyšší zisk znamená dvakrát větší výkon a naopak

dBm (decibel miliwatt) – odvozená jednotka udávající výkonový poměr vztažený k jednomu miliwattu. ČTÚ stanovil maximální hranici výkonu pro Wi-Fi zařízení na 20 dBm (běžná Wi-Fi karta má 15 dBm)

dBd a dBi (decibel dipól a izotropní) – udává zisk vztažený k dipól či izotropní anténě. Stejná anténa má zisk v dBi o 2,16 vyšší než v dBd, a stejně tak pokud má anténa zisk 3dBd, má oproti dipólu dvojnásobný výkon, zatímco anténa se ziskem 3dBi jen 1,1× vyšší, než půlvlnný dipól. V údajích od výrobců najdete spíše údaj v dBi, jelikož je vyšší. Tak se nenechte zmást!

Základní rozdíl mezi anténami určující jejich použití spočívá ve směru, do kterého vysílají signál. Podle toho rozlišujeme antény trojího typu:

  • všesměrové antény – vysílají do všech stran, tzn. pokryjí úhel 360°. Běžně se dodávají ke všem Wi-Fi výrobkům. Například přístupový bod připojuje klienty ze všech směrů nebo síť ad-hoc propojuje vzájemně počítače po celém bytě ze všech směrů;
  • sektorové antény – pokryjí jen určitý úhel od 30° do 180°. Jejich použití je vhodné tam, kde stačí pokrýt jen omezené území – například do rohu místnosti postačí anténa s 90° pokrytím. Můžete též s jejich pomocí zamezit šíření signálu (a potažmo možnosti přístupu do sítě) mimo žádané území;
  • směrové antény – slouží k propojení dvou bodů na delší vzdálenosti, jelikož září jen do jednoho bodu. Používají se dva typy: parabolické, které mají drátěné síto a ozařovač uprostřed, a tzv. antény Yagi.

Zisk

Dalším důležitým parametrem antén je zisk. Všechny antény jsou ve své podstatě směrové a míru směrovosti udává zisk, jenž je největší právě ve směru, kam anténa vyzařuje. Čím je vyšší, tím vzdálenější signál je schopna anténa zachytit. Jedná se o poměr mezi intenzitou vyzařování v daném směru k intenzitě, kterou bychom obdrželi, kdyby energie přijatá anténou byla vyzářena rovnoměrně do všech směrů. Tak vyzařuje referenční, tzv. izotropní anténa, která ale existuje pouze na papíře, tudíž je nahrazována anténou dipólovou. Zisk je pak udáván v jednotkách dBi či dBd podle typu antény, vůči které je vztažen.

Vyzařovací úhly a diagramy

Vyzařovací úhly (horizontální a vertikální) udávají, jaký úhel před sebou a pod sebou je anténa schopna spolehlivě pokrýt. Například všesměrová anténa má horizontální úhel 360°, sektorová třeba 45°, ale ve vertikálním úhlu je to již jen 30°. Takovou anténu proto nemůžete posadit na střechu domu a čekat, že pokryje vše pod sebou. Zisk, směrovost a vyzařovací úhly antén jsou detailně zakreslovány do vyzařovacích diagramů. Ty ukazují plnou charakteristiku šíření signálu, jak horizontálně, tak vertikálně. Lze z nich vyčíst také odchylky oproti udávanému vyzařování, kdy anténa září i do postranních a zadních laloků.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Sektorová anténa pokrývající úhel 23° až 60°, viz vyzařovací diagram • Tato sektorová anténa se dvěma zářiči ozařuje úhel dvakrát 90° • Sektorová anténa ozařující 65°. Všimněte si v diagramu laloků za anténou

Polarizace

Polarizace udává rovinu, ve které se šíří rádiové vlny. Pro optimální spojení musí být na obou stranách antény se stejnou polarizací. V opačném případě dochází k velikým ztrátám a potlačení zisku antén až o 16–24 dB, což v důsledku znemožní přenos dat. Z pohledu polarizace rozeznáváme tři typy antén:

  • lineární horizontální – je vhodná na delší spoje bod–bod;
  • lineární vertikální – používá se na připojení klientů k přístupovému bodu;
  • kruhová – antény s touto polarizací se používají tam, kde kvůli velkému zarušení už není možno použít anténu lineární.

Změna polarizace se dá využít v zarušeném prostředí k potlačení rušení od ostatních sítí. Ke změně horizontální na vertikální stačí otočit zářič o 90°.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Směrová parabolická anténa typu síto se ziskem 19 dBi • Směrová parabolická anténa typu síto se ziskem 25 dBi • Takto vypadá vyzařovací diagram 26dBi směrové parabolické antény

Jak si vybrat správnou anténu?

Ačkoli lze určit dosah antén v nezarušeném prostředí, v reálném světě bude situace značně odlišná. Některé městské aglomerace například trpí takovým zarušením, že vybudovat v nich další bezdrátové spoje je dnes téměř nemožné. Určit, jakou anténu budete potřebovat právě vy, proto není tak jednoduché. Pro představu se podívejte, jaké vzdálenosti je možné docílit v nezarušeném prostředí připojením typu bod–bod s anténou o zisku 36 dBm na jedné straně a klienty s různým ziskem na straně druhé.

Dosažitelné vzdálenosti s anténou o zisku 36 dBm o různém zisku
Vzdálenost [km] Zisk [dBi]
0,8–3 7–9
3–8 9–15
8–11 15–20
11+ 20–24

Anténky dodávané k Wi-Fi zařízením mají zisk jen 1–2 dBi. V otevřeném nezarušeném prostoru se sice spojí i na vzdálenost 300 m, uvnitř budov však již maximálně na 30 m. Signál je zde už silně tlumen zdmi a také rušen jinými zařízeními či kabelovými rozvody. Už dvě železobetonové zdi panelového domu dokáží signál z těchto antén naprosto utlumit. Lépe jsou na tom cihlové zdi a nejlépe pak kartónové.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek  Klepněte pro větší obrázek

Všesměrová 12dBi anténa OMNI12 má vertikální vyzařovací úhel jen 8° • Všesměrová 8dBi anténa OMNI8 má vertikální vyzařovací úhel jen 8° • Směrová anténa typu Yagi  

Faktory ovlivňující kvalitu signálu
Rušení – je způsobeno jinými zařízeními pracujícími v pásmu 2,4 GHz. Patří sem bezdrátová technologie Breezenet, jiné Wi-Fi sítě nebo bezdrátové telefony. Ohleduplné je používat směrové antény a nezarušovat tak okolí

Přímá viditelnost a překážky – je velice důležitá pro bezproblémové spojení. Signál je schopen projít některými překážkami, ale třeba železobetonové zdi jej spolehlivě pohlcují. Překážkou jsou také stromy, obzvláště zalistěné a zmoklé. Je lepší se jim vyhnout. Pokud to nelze, hledejte mezery a používejte spíše horizontální polarizaci Kabely – několik desítek metrů nekvalitního kabelu s velkým útlumem (až 0,79 dB/m kabelu) dokáže snadno zlikvidovat zisk, který jste získali díky kvalitní anténě

Podle čeho tedy vybírat? Ujasněte si, k jakému účelu budete anténu používat. Bude to spojení na jeden, nebo vícero bodů? Jaký úhel je třeba pokrýt? Jaký typ polarizace se bude používat? Ziskovost antény pak odhadněte podle tabulky nebo se poraďte se svým budoucím poskytovatelem připojení (internetového přes Wi-Fi nebo komunitní síť), který by měl být schopen proměřit situaci právě ve vašem bydlišti.

Stavba vlastní antény

Pokud se vám nechce dávat tisíce korun za profesionální anténu a máte dostatek trpělivosti i zručnosti a děláte spoj na kratší vzdálenost, mohla by vám podomácku vyrobená anténa stačit.

Ačkoli by se mohlo zdát, nejde o složitou operaci. Jedna věc je však velmi důležitá – přesnost. Pokud vám tuhle ujede milimetr, tuhle druhý, může se stát, že anténa bude mít mnohem nižší zisk a zářit úplně jinam, než chcete. Návodů na stavbu Wi-Fi antén existuje spousta. Populární jsou antény typu Quad a Yagi, ale nejjednodušší je výroba tzv. kantény, neboli antény z plechovky (z angl. can).

Běžně se používají plechovky od párků (vhodné rozměry mají Kostelecké párky). Lze použít i jinou plechovku, ale pak je třeba přepočítat rozměry (viz odkazy). Ideální jsou plechovky s průměrem okolo 85 mm.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Vyrobit si vlastní kanténu není vůbec složité • Taková kanténa vás vyjde ani ne na 150 Kč a její výroba zabere tři hodiny času

Plechovku nejprve pečlivě očistěte od mastnoty a nečistot a opilujete její ostrý okraj. Do plechovky pak vyvrtejte ve vzdálenosti 65 mm ode dna dírku, kterou postupně zvětšíte na průměr 8 mm. Poté do ní narazte F-konektor, který předtím zbavte matice. Konektor zapájejte a našroubujete do něj 75Ω satelitní koaxiální kabel tak, aby vnitřní měděný drát (může být i s dielektrikem) zasahoval do plechovky přesně 31 mm.

Porovnání plechovkové a komerčních antén
anténa 10 db 11 db 24 db kanténa
signál [db] -83 -82 -67 -81
ruch/šum [db] -92 -95 -102 -98

Pro zvýšení ziskovosti se antény opatřují ještě trychtýřem směřujícím více signálu do plechovky.

Je vhodné opatřit otvor plastovým víčkem, které předtím otestujte v mikrovlnné troubě, jestli vlny opravdu propouští a nijak se nedeformuje. Víčko zabrání zatékání vody do plechovky. Konektor pak ze stejného důvodu zvenku zaizolujte silikonem nebo vyrobte vodotěsný kryt z PVC na celou anténu.

Takováto anténa je lineárně polarizovaná. Pokud jí při zaměřovaní budete otáčet podle osy, budete zvyšovat, resp. snižovat sílu signálu. Také je vhodné ji nasměrovat mírně na stranu k přípojnému bodu. Existují i další způsoby, jak „ladit“ funkčnost takovéto antény – například změnou vzdálenosti konektoru ode dna (přidáním víčka plechovky na dno a pohybem s ním) či změnou celkové výšky antény pomocí konektoru.

Odkazy

Článek vznikl
ve spolupráci
s časopisem
Computer
a čerpá
z čísla 15-16/05.

Témata článku: Wi-Fi, DNA, PVC

33 komentářů

Nejnovější komentáře

  • JUICEMAN007 17. 6. 2006 16:19:31
    už se tady jako vubec nebavite o wifi?
  • tom_tom, tom_tom 23. 9. 2005 22:16:26
    Nooo, tak v jedne nejmenovane jihomoravske vesnici se obycejni lide...
  • john.don 19. 9. 2005 19:43:26
    jojo. Je to fakt tím že ta rozteč u prodávaných sít je moc...
reklama
Určitě si přečtěte

UPC překopli páteřní kabel. V Brně i druhý den nejede internet ani kabelovka

UPC překopli páteřní kabel. V Brně i druhý den nejede internet ani kabelovka

** V Brně byl velký výpadek služeb UPC ** Důvodem je překopnutý páteřní kabel ** V některých lokalitách služby stále nefungují

5.  12.  2016 | Jakub Čížek | 100

17 expertek Microsoftu předpovědělo rok 2027. Splní se alespoň něco?

17 expertek Microsoftu předpovědělo rok 2027. Splní se alespoň něco?

** Zmizí klasické vyhledávače ** Budeme programovat buňky ** Kvantové počítače překonají šifry

6.  12.  2016 | Jakub Čížek | 34

ASUS ZenBook 3 se začal prodávat v Česku. Je ve všem lepší než MacBook, ale bude to stačit?

ASUS ZenBook 3 se začal prodávat v Česku. Je ve všem lepší než MacBook, ale bude to stačit?

** Novinka od Asusu míří přímo proti MacBooku od Applu ** Nabídne daleko více výkonu za stejné peníze

2.  12.  2016 | David Polesný | 144

11 tipů na dobrý stolní počítač: od základu po herní mašiny

11 tipů na dobrý stolní počítač: od základu po herní mašiny

** Postavte si stolní počítač! Máme pro vás 11 vzorových sestav s rozpisem komponent ** Většina tipů cílí na hráče, věnujeme se ale i základnímu PC a počítačům na střih videa ** Nadělte si nový počítač třeba pod stromeček

5.  12.  2016 | Adam Kahánek | 73


reklama