Антенны для роутеров 

Эффективный угол, охватываемый антенной в горизонтальной плоскости.Любая антенна, не являющаяся всенаправленной, излучает сигнал в виде «луча», причём неравномерно: мощность наиболее высока в середине этого луча и ослабевает по мере смещения к краям. Границами HBPW являются две противоположные линии, на которых мощность сигнала ослаблена до половины от максимальной. Иными словами, HBPW — это сектор (в данном случае — по горизонтали), в пределах которого сигнал с антенны не будет ослабевать более чем наполовину и она будет сохранять приемлемую эффективность работы.При прочих равных более широконаправленная антенна будет удобнее в наведении на цель, а также эффективнее в условиях сложного распространения сигнала (например, в плотной застройке, где он может поступать с различных направлений). Более узкая направленность, в свою очередь, положительно сказывается на коэффициенте усиления и, соответственно, «дальнобойности».

Наибольшая мощность, которую имеет смысл подводить ко входу антенны. Теоретически этот параметр влияет на совместимость с передатчиком, однако обычному пользователю эта информация требуется очень редко. Так, даже в самых «деликатных» Wi-Fi антеннах малой дальности данное ограничение составляет 1 Вт, тогда как мощность потребительских роутеров во многих странах законодательно ограничена показателем всего в 100 мВт — для более мощного передатчика потребуется лицензия. Так что обращать внимание на максимальную входную мощность обычно приходится тем, кто работает со специализированным оборудованием — например, точками доступа WISP.

Тип связи, для которой предназначена антенна.— Wi-Fi. Технология, известная прежде всего по беспроводным компьютерным сетям. Дальность действия современного Wi-Fi оборудования может исчисляться сотнями метров; тем не менее, на практике редко приходится иметь дело с подобными расстояниями, и такая связь всё равно является связью с относительно небольшим радиусом действия. Wi-Fi антенны могут применяться не только для обеспечения уверенного приёма/передачи сигнала, но и для оптимизации зоны покрытия — например, чтобы распределить по помещению сигнал со стоящего в углу роутера (который иначе «светил» бы и за стену, тратя на это часть мощности).— 3G. Мобильная связь третьего поколения; это первое поколение, представившее комфортную скорость доступа к Интернету (сравнимую со скоростью наземных линий). При этом под термином «3G» могут подразумеваться две разные технологии — UMTS и CDMA. Подробнее о них см. «Частотный диапазон». — 4G (LTE). Мобильная связь етвёртого поколения. Формально к этому поколению относятся несколько технологий, однако самой популярной является именно LTE, и именно её обычно подразумевают, говоря о 4G. Не в последнюю очередь это обусловлено тем, что сеть LTE может выполняться в виде надстройки как над GSM/UMTS, так и над CDMA-сетями. Максимальная скорость обмена данными в таких сетях заявлена на уровне 299,6 Мбит/с на приём и 75,4 Мбит/с на передачу; на практике скорость зависит от особенностей оборудования и расстояния до базовой станции. Отметим, что стандарт LTE имеет две разновидности, несовместимые между собой — FDD (с разделением по частотам) и TDD (с разделением по времени); впрочем, под каждую их выделена своя часть таблицы диапазонов, и потребителю не нужно уточнять, какая именно разновидность поддерживается его устройством — достаточно убедиться в совпадении по диапазонам. Кроме того, сети TDD пока не пользуются особой популярностью. Отметим, что, помимо специализированных, существуют и «многоцелевые» антенны, допускающие возможность работы с двумя описанными выше стандартами, или даже со всеми тремя сразу.

Способ установки, на который штатно рассчитана антенна.— Внешняя. Модели, созданные в расчёте на работу вне помещений. Главным отличием таких антенн от внутренних является повышенная степень защиты, позволяющая спокойно переносить осадки, перепады температур, пыль и другие «неприятности», связанные с работой на открытом воздухе. Ещё одна особенность заключается в том, что наружная антенна может быть довольно крупной, что, в свою очередь, положительно сказывается на характеристиках. Именно данный способ установки используют наиболее мощные и «дальнобойные» модели (хотя ими, разумеется, дело не ограничивается). Теоретически внешнюю антенну можно установить и в помещении, однако на практике это редко бывает оправдано: во-первых, из-за упомянутой громоздкости, а во-вторых из-за особенностей сигнала, обусловленных наличием стен.— Внутренняя. Модели, предназначенные для работы в помещении. Отличаются от внешних меньшими размерами, а также отсутствием специальной защит от непогоды (из-за чего использовать такую антенну на улице, как минимум, крайне нежелательно). Характеристики внутренних антенн также в целом скромнее; тем не менее, для применения по основному назначению их вполне достаточно. Также отметим, что подобные устройства имеют более изящный дизайн — дабы вписываться в интерьер помещения.

Совместимость антенны для Wi-Fi (см. «Назначение») с технологией MIMO. Само название MIMO расшифровывается как «много входов, много выходов». Это довольно точно описывает общую суть данной технологии: она позволяет разделить передаваемые данные на несколько потоков и принимать эти потоки несколькими отдельными приёмниками. Благодаря этому в своё время удалось создать стандарт Wi-Fi 802.11 bgn со скоростью передачи данных до 300 Мбит/с; более современный стандарт 802.11ac (до 6,77 Гбит/с) также использует MIMO. Вообще данная функция становится всё более популярной не только в Wi-Fi оборудовании, но и в 3G/4G-устройствах (хотя изначально она была разработана именно для Wi-Fi). Специфические требования к внешним MIMO-антеннам обусловлены тем, что при классическом соединении для каждого приёмопередатчика, по сути, требуется своя отдельная антенна. Таким образом, устройства с поддержкой данной технологии могут представлять собой две или больше антенн в одном корпусе соответственно может быть 2 коннектора и более). Впрочем, встречаются и другие варианты исполнения, где за счёт использования специальных технологий MIMO реализуется иначе.

Коэффициент усиления сигнала, обеспечиваемый антенной.В данном случае подразумевается коэффициент усиления относительно идеального изотропного излучателя — антенны, равномерно излучающей радиосигнал во все стороны в виде сферических волн. Такое усиление осуществляется за счёт сужения потока радиоволн, грубо говоря — увеличения их концентрации в пространстве (даже всенаправленные антенны излучают волны не в виде сферы, а в виде диска). При этом коэффициент измеряется по максимальной мощности, которая достигается в центре диаграммы направленности. Отметим также, что для обозначения данного параметра применяется децибел (точнее dBi, децибел относительно изотропа). Это нелинейная единица: так, разница в 3 дБ соответствует разнице приблизительно в 2 раза, 10 дБ — 10 раз, 20 дБ — 100 раз, и т.п. Существуют таблицы и калькуляторы, позволяющие переводить децибелы в разы.Всё это значит, что коэффициент усиления является довольно специфическим параметром, и при выборе его оптимального значения м жет потребоваться консультация в специальных источниках или у профессионала-связиста. Впрочем, это актуально прежде всего для специфических ситуаций — например, установки 3G-антенны в частном доме за несколько километров от базовой станции. Общее же правило таково: повышение коэффициента усиления положительно сказывается на дальности связи, однако делает антенну более восприимчивой к помехам и, как правило, сказывается на её габаритах и весе.

— Всенаправленная. В соответствии с названием, подобная антенна одинаково эффективно работает во всех направлениях; её диаграмма направленности имеет вид круга. Такие модели предназначены в основном для ситуаций, когда мощность сигнала сравнительно высока, однако сам сигнал может прийти с любого направления (и транслировать его тоже нужно во все стороны). К примеру, этот вариант удобен для Wi-Fi антенн общего назначения, причём как на роутерах (установленных приблизительно в центре охватываемого пространства), так и на приёмниках вроде ноутбуков (которые могут находиться в разном положении относительно роутера). А в 3G-связи всенаправленные антенны полезны в основном в условиях плотной городской застройки, где расстояние до базовых станций невелико, но сигнал постоянно отражается и изменяет направление. Отметим, что все антенны данного типа имеют сравнительно небольшую дальность действия.— Направленная. Антенны, имеющие диаграмму направленности в виде довольно узкого луча — обычно до 6 °, реже до 80° HBPW по горизонтали (см. «HPBW / гор.»). Используются в основном для организации связи по принципу «точка-точка» — например, для подключения «домашнего» 3G-модема к ближайшей базовой станции или для соединения беспроводной точки доступа с Wi-Fi роутером в другом здании. Направленную антенну необходимо довольно точно навести, а для использования «на ходу» такие модели не подходят. С другой стороны, сужение луча положительно сказывается на коэффициенте усиления и дальности работы; именно на такие модели стоит обратить внимание, если нужно принять сигнал от удалённого источника или «пробить» толстую бетонную стену, на которую не хватает собственной мощности оборудования.— Секторная. Данный тип представляет собой нечто среднее между двумя описанными выше разновидностями. Угол охвата секторных антенн ограничен, однако более широк, чем у направленных моделей, и составляет от 90° до 120 ° HBPW/гор. Такие приспособления используются преимущественно в Wi-Fi сетях, когда невозможно установить роутер в центре охватываемого пространства: они позволяют оптимально распределить сигнал от края этого пространства или даже из угла.— Автомобильная. Специфическая категория антенн, предназначенная для установки в автомобилях и имеющая соответствующие крепления — обычно в виде присоски, для установки на крышу, капот или багажник и т.п. По диаграмме направленности обычно относятся к всенаправленным (см. выше) — в ином случае обеспечить эффективную работу на движущемся транспортном средстве было бы невозможно.

Волновое сопротивление антенны — сопротивление, возникающее при подаче на неё переменного тока. В современных Wi-Fi и 3G антеннах данный параметр стандартен и составляет 50 Ом. Такое же волновое сопротивление должен иметь кабель, которым антенна подключается к роутеру или модему — иначе её эффективность резко упадёт (к примеру, стандартный телевизионный кабель на 75 Ом даёт потерю мощности практически в два раза). Впрочем, многие модели имеют собственный кабель вполне достаточной длины для применения в штатном формате, и обращать внимание на волновое сопротивление обычно приходится только при необходимости удлинить «родной» провод.

Частотные диапазоны, на которые изначально рассчитана антенна. От этого параметра напрямую зависят технологии связи (см. «Назначение»), поддерживаемые изделием. В то же время каждый тип связи включает несколько диапазонов, обычно не совместимых между собой. Поэтому при выборе Wi-Fi или 3G антенны стоит учитывать не только общее назначение, но и диапазоны в пределах этого назначения. Вот наиболее популярные варианты:— 2.4 ГГц. Наиболее популярный диапазон, используемый современным Wi-Fi оборудованием. Является штатным для стандарта Wi-Fi 802.11 b/g и одним из штатных в стандарте 802.11n. Поддерживается большинством антенн соответствующего назначения (см. выше).— 5 ГГц. Диапазон Wi-Fi, впервые представленный в стандарте 802.11n (использовался параллельно с 2.4 ГГц) и являющийся единственным штатным для 802.11ac — наиболее продвинутого стандарта Wi-Fi на сегодняшний день. Отметим, что оборудование только на 5 ГГц может быть несовместимо с устаревшими устройствами, работающими стандарте Wi-Fi 802.11 b/g; поэтому для гарантированной совместимости рекомендуется сочетать 5-гигагерцовую антенну с 2,4-гигагерцовой, или использовать универсальную модель, поддерживающую оба диапазона (выпускаются и такие).— CDMA 450. В целом стандарт CDMA известен на постсоветском пространстве по услугам типа «городской номер на мобильном телефоне», а также как один из самых популярных способов «домашнего» подключения к Интернету через мобильные сети (используется технология EV-DO). В данном же случае речь идёт о CDMA-связи, использующей диапазон 450 МГц. Другой популярный диапазон — 800 МГц; принципиальной разницы между ними нет, поэтому оба варианта нередко используются операторами в пределах одной страны и даже региона. При этом CDMA450 и CDMA800 не совместимы между собой. В свете этого перед покупкой антенны стоит обязательно уточнить, какой именно стандарт использует выбранный мобильный оператор.— CDMA 800. Стандарт CDMA-связи, использующий диапазон 800 МГц. Подробнее см. «CDMA450» выше.— GSM 900. GSM — стандарт мобильной связи, некоторое время назад чрезвычайно популярный по всему миру. На сегодняшний день считается окончательно устаревшим (прежде всего из-за низкой пропускной способности), постепенно вытесняется более продвинутыми форматами 3G UMTS и 4G LTE. Однако оба этих формата являются надстройками над GSM, и такие сети сохраняют совместимость с оригинальным GSM-оборудованием. Кроме того, недорогие GSM-модули всё ещё используются в некоторых специальных устройствах, не требующих высокой скорости связи (системы сигнализации, платёжные терминалы и т.п.). В свете этого антенны для данного стандарта связи всё ещё продолжают выпускаться. Конкретно же GSM 900 (цифры обозначают рабочую частоту в МГц) является самым ранним диапазоном GSM-связи, появившимся в Европе и Азии. Уступает GSM 1800 по энергоэффективности и ёмкости сети, однако имеет большую дальность и лучше работает в условиях плотной городской застройки, благодаря чему применяется до сих пор. И даже в новых телефонах сохраняется совместимость с GSM 900.— GSM 1800. Диапазон GSM, созданный как развитие и усовершенствование описанного выше GSM 900, с увеличенной вдвое рабочей частотой (до 1800 МГц — отсюда и название). За счёт этого удалось снизить мощность излучения вдвое, а также повысить ёмкость сети (количество аппаратов, которое может в ней работать одновременно). С другой стороны, GSM 1800 требует более плотного расположения базовых станций, а сигнал сильно теряет мощность при прохождении сквозь стены. Поэтому аппараты с поддержкой этого диапазона сделаны обратно совместимыми с GSM 900.— UMTS 2100. Стандартный диапазон мобильной связи 3 поколения (3G) стандарта UMTS. Обычно именно эту связь имеют в виду, когда говорят о смартфоне или планшете с 3G. Такие сети были развёрнуты на основе существующей инфраструктуры GSM, однако из-за особенностей сигнала для работы в UMTS требуются специально предназначенные для этого диапазона антенны.Помимо вышеописанных, в современных антеннах (прежде всего «мобильных») могут предусматриваться и другие диапазоны — например, LTE 800, 1800 или 2600 в моделях под соответствующий стандарт связи. Однако это встречается крайне редко и, как правило, в качестве дополнения к одному из более распространённых вариантов.— LTE 800. Один из трёх наиболее популярных диапазонов, используемых мобильной связью 4 поколения LTE в Европе и на постсоветском пространстве (хотя и менее популярный, чем описанные ниже). Также известен как band 20, согласно официальной нумерации диапазонов. Относится к формату FDD (см. «Назначение — 4G (LTE)»). — LTE 1800. Диапазон мобильной связи четвёртого поколения, известный также как band 3. Являлся наиболее популярным в мире на 2016 год, и велика вероятность, что эта ситуация сохранится довольно долго. Отчасти такая популярность обусловлена совпадением по частотам с GSM 1800 и простотой развёртывания сетей LTE в этом диапазоне. — LTE 2600. Ещё один распространённый диапазон связи 4 поколения; второй по популярности, после LTE 1800, на 2016 год. По таблице диапазонов носит название band 7. Считается довольно перспективным благодаря очень небольшому количеству посторонних помех в своей полосе частот; многие операторы связи переходят или планируют переход на LTE 2600 даже несмотря на довольно высокую стоимость такого решения.

Тип разъема, а также его количество, используемого для подключения антенны к роутеру, модему или другому оборудованию.— N-коннектор. Коаксиальный разъём характерной круглой формы, разработанный ещё в 1940 году известный прежде всего как стандартное гнездо для подключения антенн к телевизору. Впрочем, в Wi-Fi и 3G оборудовании используется разъём под волновое сопротивление 50 Ом — он имеет более тонкий центральный контакт, чем 75-омный «телевизионный», притом что в остальном оба разъёма идентичны. Это не является проблемой, если антенна подключается к внешнему сетевому оборудованию «родным» кабелем, однако при использовании сторонних проводов нужно соблюдать осторожность: при соединении разнотипных разъёмов возможно их повреждение, притом что сами разъёмы маркируются далеко не всегда. Впрочем, это не рекомендуется ещё и по электротехническим соображениям (см. «Волновое сопротивление»).— RP-TNC. Высокочастотный разъём, появившийся несколько позже описанного выше N-коннектора (в конце 195 -х). Схож с ним по размерам, также имеет коаксиальную конструкцию, но штатно делается именно под волновое сопротивление 50 Ом, что и обусловило его удобство для Wi-Fi и 3G оборудования. (Есть и 75-омные версии, но они встречаются редко и имеют явные отличия от стандартных).— RP-SMA. Дальнейшее развитие коаксиальных высокочастотных разъёмов, созданное в 1960-х годах. Как и RP-TNC, штатно выпускается под номинальное сопротивление 50 Ом, однако более миниатюрен (меньше по диаметру почти в 3 раза), благодаря чему хорошо подходит для роутеров и модемов компактного размера. При этом несмотря на небольшие размеры, обеспечивает вполне надёжное и качественное соединение.SMA. Коаксиальный высокочастотный разъём с миниатюрными размерами — его диаметр почти в три раза меньше, чем у коннекторов типа N или RP-TNC. По размерам и общей конструкции идентичен разъёму RP-SMA, однако имеет противоположную полярность и разное распределение контактов: в оригинальном SMA контакт «папа» (male) расположен на штекере, «мама» (female) — в гнезде, в RP-SMA — наоборот. По ряду причин RP-SMA оказался более предпочтительным для Wi-Fi и 3G-оборудования, а оригинальный SMA большого распространения не получил.— MMCX. Коаксиальный антенный разъём, имеющий небольшие размеры — внутренний диаметр гнезда составляет чуть больше 2,5 мм. Благодаря этому подобные разъёмы широко используются в различной портативной технике. MMCX конструируются под волновое сопротивление 50 Ом и частотный диапазон 0 – 6 ГГц. — TNC. «Оригинальная версия» описанного выше RP-TNC; появилась первой, и уже позже на её основе был создан RP-TNC. По размерам и общей конструкции разъёмов оба интерфейса идентичны, однако они имеют противоположную полярность и разное распределение контактов: в TNC контакт «папа» (male) расположен на штекере, «мама» (female) — в гнезде, в RP-TCN — наоборот. По ряду причин RP-TNC оказался более предпочтительным для Wi-Fi и 3G оборудования, и оригинальный TNC особого распространения не получил. — FME. 50-омный коаксиальный интерфейс, схожий по размерам с RP-TNC, однако не идентичный. Поддерживает частоты до 2,4 ГГц, из-за чего встречается в основном в антеннах для мобильной связи и универсальных моделях. — CRC9. Миниатюрный коаксиальный интерфейс, встречающийся преимущественно в 3G/LTE-модемах и антеннах под них; впрочем, может устанавливаться и в универсальные антенны. Диаметр разъёма составляет всего лишь около 2 мм, что упрощает его использование в портативной технике. Кабель под CRC9 нередко имеет Г-образный штекер для повышения надёжности. — TS9.Коаксиальный интерфейс для подключения внешней антенны, используемый преимущественно в 3G/LTE-модемах. Визуально практически неотличим от разъёма CRC9, однако выделяется на его фоне большим диаметром (3.5 мм). Кабель под коннектор TS9 нередко имеет Г-образный штекер на кончике «хвоста».

Тип поляризации, предусмотренный в антенне.Говоря очень грубо и упрощённо, радиоканал можно сравнить с верёвкой, протянутой от передатчика к приёмнику, а радиоволны — с колебаниями этой верёвки. Современные антенны для Wi-Fi и 3G конструируются таким образом, что эти колебания происходят строго в одной плоскости — например, вверх и вниз. Такие волны называют поляризованными (точнее, линейно поляризованными — другие варианты в данном случае не актуальны). В приведённом примере поляризация — вертикальная, но есть также горизонтальная, когда колебания происходят из стороны в сторону.Общее правило выбора Wi-Fi/3G антенны по данному параметру таково: поляризация должна совпадать с поляризацией той антенны (антенн), с которой планируется связываться. Иначе эффективность связи значительно упадёт — вплоть до полной невозможности работы. Впрочем, основным вариантом на сегодняшний день является вертикальная поляризация — она используется подавляющим большинством сотового и Wi-Fi оборудования. &l quo;Чисто горизонтальные» антенны практически не выпускаются, возможность работы в горизонтальной поляризации обычно предусматривается как опция; для этого антенну нужно повернуть на 90° вокруг горизонтальной оси относительно штатного положения. Теоретически такая возможность доступна для любой антенны, однако на практике поворачивать стоит только те модели, для которых такая возможность прямо заявлена — HPBW по горизонтали и по вертикали (см. ниже) у них одинаковые, и поворот не влияет на форму охватываемого пространства. Горизонтальная поляризация может пригодиться при загруженном эфире — она позволяет довольно эффективно отделить сигнал от прочего фона (который обычно поляризован вертикально). Однако такой формат работы используется редко, причём, как правило, для подключений типа «точка – точка», между двумя соответственно повёрнутыми антеннами. Существует некоторое количество моделей, поддерживающих т.н. двойную поляризацию — когда сигнал передаётся сразу в двух вариантах поляризации. Однако необходимость в такой универсальности возникает крайне редко, а обходится она дорого. Поэтому подобных антенн выпускается сравнительно немного.

Эффективный угол охвата антенны в вертикальной плоскости, технически — угол, в пределах которого мощность сигнала будет составлять не менее 50% от максимального.Подробнее о смысле этого параметра см. «HPBW / гор.» выше. Здесь же отметим, что если антенна не наклонена, то середина охватываемого сектора (то есть линия, где сигнал мощнее всего) проходит по горизонтали. Поэтому если другое устройство, с которым нужно связаться, находится выше или ниже антенны, последнюю для максимальной эффективности связи придётся наклонить. Впрочем, абсолютно точное наведение может потребоваться разве что при приёме очень слабого сигнала на узконаправленную антенну — в остальных случаях вполне достаточно попадания в сам HPBW.