Антенны, использующиеся в беспроводных технологиях, это устройства, которые преобразуют энергию высокочастотных электромагнитных колебаний в излучающую электромагнитную волну и обратно. Соответственно разделяют передающие и приемные антенны. Передающие и приемные антенны обладают свойствами взаимности, т.е. одна и та же антенна может излучать или принимать электромагнитные волны, причем в обоих режимах имеет одинаковые характеристики.

Помимо преобразования электромагнитных колебаний, антенны обеспечивают также решение следующих задач:

  1. Повышение энергетического потенциала радиоканала;
  2. Пространственное разделение каналов связи;
  3. Формирование конфигурации зоны покрытия беспроводных сетей;
  4. Борьба с многолучевым распространением сигнала;
  5. Повышение пропускной способности.

Рассмотрим далее основные параметры, характеризующие свойства антенны.

  1. Диаграмма направленности (ДН), которая представляет собой зависимость излучающих свойств антенны от пространственных координат. ДН зависит от типа и конструкции антенны, в общем случае (см.рис.6.1) она имеет главный, боковые и задние лепестки.
  2. Рисунок 6.1. Основные характеристики диаграммы направленности антенны.

    Направленные свойства излучения (приема) ДН определяют с помощью ширины главного лепестка (Dq, Dj) – это телесный угол раствора, в пределах которого уровень мощности (или напряжения) наведенной в антенне падающей электромагнитной волной спадает до уровня 0,5 (или 0,707 по напряжению) от максимума. Очевидно, что чем меньше ширина главного лепестка ДН, тем выше направленные свойства антенны.

  3. Направленные свойства антенны в заданном направлении характеризует коэффициент направленного действия (КНД). КНД – это число, показывающее во сколько раз мощность сигнала, принятое антенной с заданного направления, больше мощности, которую примет изотропная, ненаправленная антенна.
  4. Коэффициентом усиления антенны называют произведение КНД антенны на её КПД, либо отношение принимаемых мощностей в некой точке приема с конкретной антенны РпрА и от эталонной (обычно полуволновый вибратор) антенны РпрЭ (см.рис.6.2), при условии равенств подводимых к ним мощностей:
  5. при условии, что:  РоА = РоЭ и RA=RЭ

    Отметим, что коэффициент усиления является основным параметром, характеризующим ту или иную антенну.

  6. Кроме рассмотренных параметров, другими важными характеристиками антенны являются:
    1. Входное сопротивление антенны ZвхА. В общем случае ZвхА является комплексной величиной, т.е. ZвхА=RвхАjXвхА. Для того, чтобы вся мощность, подводимая фидером к антенне, излучалось антенной, необходимо чтобы между волновым сопротивлением фидера Wф = Rф * j0 т.е. являющимся чисто активным, и ZвхА выполнялись следующие условия:
    2. RвхА = Rф = Wф , XвхА=0

      Условия носят название условия согласования антенны с подводящим фидером

    3. Рабочий диапазон частот антенны (или полоса пропускания антенны). Это интервал частот, в пределах которого условия согласования и значение коэффициента усиления находятся в заранее оговоренных допустимых значениях.
    4. Поляризация антенны. Она определяется конструкцией антенны и может иметь следующие типы:
      • плоская (вертикальная, горизонтальная или кросс);
      • эллиптическая (с правым или левым вращением).

      Конкретный тип поляризации антенны определяется плоскостью поляризации электромагнитной волны, которая излучается конкретной антенной. Плоскостью поляризации электромагнитной волны называется траектория (фигура), которую описывает конец вектора напряженности электрического поля Е вдоль направления распространения электромагнитной волны, см.рис. 6.3.

Рисунок 6.3. Типы поляризаций электромагнитной волны.

С целью получения максимума наводимой мощности в антенне от принимаемой электромагнитной волны принципиально важно, чтобы поляризация антенны была полностью идентична плоскости поляризации принимаемой электромагнитной волны.