Tecnologia de Redes, Mobilidade e Inovação
O Que é e Como Funciona Uma Antena.
por em 13-08-2009 às 20:39 (52727 Visualizações)
Quem trabalha com wireless, tem que lidar diariamente com antenas, mas a vasta maioria não sabe como ela funciona e comentem muitos erros. Uma história recorrente em "causos" de provedores é o da troca de antena omni de 8 dBi por outra omni de 15 dBi e não tem bons resultados, ao mesmo tempo que outro provedor faz o mesmo e relatas grandes benefícios. Ambos provedores não sabem porque isso ocorre.
Assim resolvi este texto para tentar explicar de maneira didática o que é realmente uma antena e quais as características que devem ser notadas em uma.
Em primeiro lugar é necessário compreender qual a função de uma antena. A antena não tem alimentação elétrica, não tem energia própria, então como é possível que uma antena seja mais "potente" que outra? É verdade que a energia vem do cabo que a conecta com o equipamento de rádio, mas como é possível duas antenas terem ganhos diferentes, sendo conectadas no mesmo tipo de rádio?
A antena não aumenta a potência do rádio, ela apenas concentra essa potência. Isso significa que uma antena de maior ganho cobre uma região menor que uma antena de menor ganho. Assim uma antena omni de 5 dBi cobre uma região maior que uma antena omni de 15 dBi. Mas como isso é possível se as duas antenas cobrem 360 graus???
Simples: a diferença entre uma omni de 5 dBi contra uma de 15 dBi é na abertura. Ambas cobrem 360 graus, porém a de 15 dBi tem um sinal que parece uma pizza (fina e larga) enquanto que a de 5 dBi parece uma rosca de torresmo (ou então um Donout, aquele troço horrível que americano adora).
Qual o impacto disso no projeto? Simples, no caso da antena omni de 15 dBi, o sinal que ela joga é mais potente, assim gera um alcance maior. No entanto o cliente tem que estar praticamente na mesma altura da antena. Já a antena de 8 dBi não dá o mesmo alcance, mas como o sinal é mais "gordo" mesmo quem não está na mesma altura da antena recebe o sinal.
Assim a escolha da antena correta não depende apenas do ganho, mas também da sua abertura. Não existe mágica, se uma antena tem ganho maior, ela acaba atingindo uma área menor.
Lendo o Gráfico de Irradiação
O catálogo das antenas possui um gráfico de radição como este:
http://under-linux.org/attachment.ph...p;d=1288721593http://under-linux.org/attachment.ph...p;d=1288721592
Este é de uma antena omni de 15 dBi, mas o que ele significa?
O gráfico da esquerda, escrito horizontal, é o sinal visto de cima. Imagine a antena bem no meio do circulo e você voando por cima. Se você pudesse ver o eletromagnetismo, veria essa imagem. Como é uma omni ela irradia por igual para todos os lados. Igual? Na verdade não é bem igual. Apesar de pequenas, existem diferenças na borda, o que mostra que ela não é perfeita. No entanto essas diferenças não são significativas.
No gráfico da direita (vertical) é como se estivessemos no chão, vendo a antena de lado, no topo de uma torre. Novamente imagine a antena no centro do circulo. Ela irradia o sinal quase na horizontal.
Agora compare com este gráfico, de uma antena omni de 5dBi:
http://under-linux.org/attachment.ph...p;d=1288722028
O gráfico horizontal é praticamente identico ao da 15 dBi (ambas são omni), mas a diferença no gráfico vertical é significativa. A de 5 dBi joga mais sinal para cima e para baixo, o que significa que você não precisa estar tão alinhado com esta antena para receber o sinal.
Repare também que as antenas tem "pipocos" ou "perebas" (principalmente a de 15 dBi). Isso vem do fato de que não existe antena perfeita. Quanto mais dessas perebas uma antena tiver, pior pois é sinal indo para onde não deve. Dessa forma, quanto menos perebas tiver um gráfico de uma antena, melhor ela tende a ser por não desperdiçar sinal.
Agora vamos ver uma antena setorial de 17dBi e 120 graus:
http://under-linux.org/attachment.ph...p;d=1288722346
Na vertical (vista de lado) ela tem um foco grande para frente. Por isso é de 17 dB. Se fosse de ganho menor, seria mais gordinha. Assim essa antena exige que os clientes estejam bem alinhados com ela. Repare também que ela é cheia desse gomos, dessas perebas.
As antenas setoriais são caras pois é díficil conseguir focar o sinal com perfeição em um único setor. Por isso é normal termos essas perebas mesmo nas melhoras setoriais. No entanto isso significa que uma distância pequena (50 a 100 metros) pode mudar a qualidade do sinal recebido, pois você pode ficar em um dos gomos (sinal bom) ou nas entradas (sinal ruim). Você pode estar na região de uma entrada (sinal ruim) e se afastar mais da antena e pegar um sinal melhor.
Repare também que vista de cima (horizontal) que ela não é "exatamente" de 120 graus. Ela vai 60 graus para esquerda e 60 graus para a direita, mas não é uma ponta quadrada, é arredondada. Isso significa que quem está a 30 graus pega um sinal muito melhor do que quem está a 60.
Mas o mais interessante é o gomo para trás. Repare que gráfico horizontal tem um calombo atrás. Isso significa que ela joga um pouco de sinal para trás e recebe também um pouco de sinal para trás. Por isso fico de cabelo em pé quando vejo (até mesmo fabricantes de antenas) recomendando que provedores coloquem 4 antenas setoriais de 90 graus em 2,4 Ghz para cobrir 360 graus.
Como existe apenas 3 canais não sobrepostos em 2,4 Ghz (para maiores detalhes, de uma olhada no meu outro post sobre canais WiFi Clicando aqui), então duas antenas estarão na mesma freqüência e esse gomo para trás que todas tem, seguramente irá causar interferência entre elas.
Vai aqui uma sugestão para quem quer saber mais: façam uma busca na Internet por imagens com o termo "antena pattern". Você irá encontrar uma enorme quantidade de gráficos de irradiação de antenas, compare o que você achar.
Por exemplo: qual a diferença entre uma antena direcional de 24 dBi e uma setorial? Qual a diferença entre o gráfico de uma omni de 8dBi de baixo custo e uma mesma 8dBi mais cara? Você vai aprender muito sobre para onde vai o sinal da antena.
Me siga no Twitter: http://www.twitter.com/mlrodrig
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