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無線區域網路天線概論

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無線區域網路天線概論 - PowerPoint PPT Presentation


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無線區域網路天線概論. 第四章. 班級:電通四甲. 組員:李泓儀、賴世陽. 學號: N49413008 、 N49413012. 報告組別:第 16 組. 指導老師:江啟忠老師. 簡介. 無線通訊之所以能影響人類生活甚鉅 主要還是對於無線電波傳導應用的發掘與掌握 其中又以天線理論的應用最為顯著 無線通訊用的天線裝置應用非常廣泛 如、家用的收音機、行動電話甚至 電視台的發射站、軍用衛星等裝置. 4-1 無線電波常識. 電腦將數位資料通過匯流排傳給無線區域網路卡 經過基頻電路 (Base-Band) 調變至載波 (Carrier) 上成為類比訊號

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無線區域網路天線概論

第四章

班級:電通四甲

組員:李泓儀、賴世陽

學號:N49413008、N49413012

報告組別:第16組

指導老師:江啟忠老師

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簡介
  • 無線通訊之所以能影響人類生活甚鉅

主要還是對於無線電波傳導應用的發掘與掌握

  • 其中又以天線理論的應用最為顯著
  • 無線通訊用的天線裝置應用非常廣泛

如、家用的收音機、行動電話甚至

電視台的發射站、軍用衛星等裝置

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4-1 無線電波常識
  • 電腦將數位資料通過匯流排傳給無線區域網路卡
  • 經過基頻電路(Base-Band)調變至載波(Carrier)上成為類比訊號
  • 再藉高頻電路推進至該通訊頻道,經過天線(Antenna)的發射傳遞至空中
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從反方向來看,天線也扮演接收者的角色
  • 接收空中的高頻信號並且轉換處理為基頻訊號
  • 再傳回電腦本身的通訊介面
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天線處理的是無線電波信號,雖然看不到、摸不著,但可以以空氣中傳導的聲波來想像無線電波的物理行為
  • 當無線電波碰到障礙物時,在那個點上必然產生反射 (Reflection),反射電波會造成所謂『多重路徑』的負面效果
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4-2無線區域網路通訊限制與功率計算

首先得要先認識兩個名詞:

  • 『增益』- 就是增加傳輸電波的震幅,也就是予以放大的意思
  • 『衰減』- 就好像聲音在空氣間傳遞,音量會越來越弱,原因是碰到了『阻抗』,使波的震幅就變得越來越小
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雖然從上一張圖片,我們可以看出高增益的密度

比低增益的密度來的高,但這不代表就一定能增

加發射能量,嚴格的說,只是把能量凝聚濃縮起

來往某方向發送,整體來說發射端所放送的能量

並沒有增加,只是因為『聚焦』(Focus)的關,

對接收端而言好像發射功率變強了

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無線區域網路設備
  • 無線區域網路設備的無線電波發射端,在天線與無線區域網路卡之間,存在著些許的連接器(Connector)與纜線(Cable)
  • 天線之前的裝置在 FCC 法規中統稱為

Intentional Radiator 系統

  • 輸出功率(EIRP;Equivalent Isotropically Radiated Power),又稱為等向發射功率
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簡稱IR

等向發射功率

綠色框框內的架構,整稱為Intentional Radiator系統

federal communications commission fcc
美國聯邦通訊委員會(Federal Communications Commission;FCC)

FCC規範下 點對多點的無線區域網路橋接器的最大功率限制

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FCC在點對多點無線區域網路橋接器

有個聽起來很奇怪的實行法則:

「當使用超過6dbi天線時,每增加3dbi天線增益,則IR必須在30dbm以下,等同降低3db」

意思就是要將EIRP控制在36dbm

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FCC規範下 點對點的無線區域網路橋接器的最大功率限制

由此可看出 EIRP和最大天線增益 跟 IR輸出功率 成反比

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FCC在點對點的網路橋接器的規範不同

對他也有個實行法則:

「當使用超過6dbi天線時,每增加3dbi天線增益,則IR必須在30dbm以下,等同降低1db」

可看出規範是比較輕鬆的,適用於常距離的無線

傳輸,但天線前的IR都必須控制在30dbm之內

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4-3 微波天線理論與規格
  • 此部份有個很重要的名詞,叫做『訊噪比』;SNR(Signal To-Noise Ratio)
  • 一般都是希望SNR越大越好,也就是說訊號本身要比噪音強,這樣才能減少被干擾的機會
  • 天線的規格主要分為以下兩大類:
  • 『等向性』天線(Omni-directional antenna)
  • 『指向性』天線(Directional antenna)
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等向性天線
  • 顧名思義就是在水平方向360度全方位等量發

射的天線,一般我們見到的偶極天線就是屬於

這個範疇

  • 無特定電波發送方向,較具彈性.適用於家庭

無線網路簡易安裝

  • 此外『點對多點』橋接的應用也以此居多
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指向性天線
  • 是對某個特定方向而發射主要的訊號,一般而言都是增益較大的天線
  • 越大的增益會對指向性天線帶來越狹窄的發射,也就是將發散的能量聚集,以求達到較遠的通訊距離
  • 多用於『點對點』遠距傳輸
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可以看到信號A與B隨著曲線A1和曲線B1因『距離』而遞減

圖4-7

無線區域網路信號與通訊距離的影響圖

縱軸是信號的強度

橫軸則是A與B兩台通訊端的距離

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環境中的噪訊層級是N1,為了保持最小的SNR (圖中的S) 兩台通訊端的距離可達L13的長度
  • 若環境中有像微波爐這樣升高噪訊干擾的因素,使噪訊層級升高至N2,為了保持SNR使距離縮短成L12的長度

圖4-7

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選購無線區域網路天線所需注意的名詞:
  • 阻抗:大多無線區域網路設備的發射端阻抗約為50歐姆,若我們買到是75歐姆的天線,會出現阻抗不匹配的情況,這不良的搭配會導致發射功率的損失
  • VSWR值:也就是電壓駐波率,就是構成了阻抗不匹配,造成能量被彈回發射端,形成了能量的反饋損失(Return Loss)
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常見的RF纜線可分兩大種類:
  • LMR系列 (可說是市場上纜線的代表)
  • LDF系列 (較能降低信號衰減但卻相當昂貴)
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4-4 天線配件選購與使用

RF無線電波系統裡的關鍵環節 → RF連接器。

大分為N-Type、SMA、BNC等

  • N-Type跟較粗的RF纜線一起使用是最常用到的連接器
  • SMA主用於坊間販售的家用無線閘道器與室內存取點,纜線也是尺寸較細的RF纜線 (另有SMB與SMC等較不常見的分支)
  • BNC連接器廣泛地見於10Base2網路同軸電纜的連結 (但不適用於2.4G Hz的無線區域,但相似的TNC接頭可以支援到12G Hz)
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使用時注意事項:
  • 連接器使用時要注意極性還有阻抗匹配的問題,接頭的部分一樣分公、母的極性,連接時要小心勿將金屬端折斷或撐壞
  • 若安裝天線於戶外使用時,要在室外路徑上安裝避電器,安裝避電器時也要使其接地
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天線要儘量與地面垂直

無線電波的電場和磁場是彼此垂直的

使用所謂的垂直偏振 (Vertical Polarization)

質點在入射平面內且與傳播方向垂直振動叫垂直偏振

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