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Figura 2
Sol: antena
isotrópica




                  Direcionais: transmitem e recebem com maior inten-
                 ...
Tabela 1               Aumento em dBi            Aumento em escala linear
    Escala em dBi ×
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receberá um sinal com potência menor do que aquela
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A antena setorial possui um ângulo de irradiação mais
                aberto que o da antena direcional, sendo capaz de at...
Antenas para áreas internas
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  1. 1. antenas Projeto Um Computador por Aluno 4 Ministério da Educação
  2. 2. projetouca@mec.gov.br http://www.mec.gov.br Cartilhas Projeto UCA: Antenas Copyright © 2010, Escola Superior de Redes RNP Autor Equipe do Laboratório de Pesquisas MídiaCom, vinculado ao Departamento de Engenharia de Telecomunicações e ao Instituto de Computação da Universidade Federal Fluminense (UFF) Produção Editorial Versão 1.0.1 Esta obra é distribuída sob a licença Creative Commons: Atribuição e Uso Não-Comercial 2.5 Brasil
  3. 3. Antenas Esta cartilha apresenta os princípios básicos do funcionamento de uma antena para rede sem fio, bem como os modelos mais comuns e suas propriedades. O que são antenas? Antenas são equipamentos utilizados para enviar e rece- ber ondas eletromagnéticas. A antena converte energia Forma de de um transmissor (rádio) em onda eletromagnética, que propagação de se propaga no ar até uma outra antena. A antena recep- energia capaz tora faz o contrário, convertendo a onda eletromagnética de conduzir em energia para um receptor (figura 1). informação sem a utilização de fios Ar Figura 1 Transmissão e Sinal recepção do sinal Rádio Rádio Para saber mais, leia a cartilha O exemplo da figura 1 pode ser aplicado à comunicação Redes sem fio entre um computador e um ponto de acesso: a antena acoplada ao computador transmite ondas eletromagnéti- cas através do ar até a antena do ponto de acesso (neste Antenas
  4. 4. caso, o receptor). Durante a comunicação, ambas as an- tenas atuam nos dois sentidos: transmissão e recepção. Em um projeto de um sistema de comunicação sem fio, como as redes sem fio celulares, Wi-Fi™ ou Wi-Max, Tecnologia de o tipo e a localização da antena devem ser escolhidos rede sem fio que visando atender o maior número de usuários. Por exem- oferece acesso plo, a antena transmissora da estação de TV da sua ci- banda larga e dade está instalada em um local de altitude elevada, de mobilidade a forma a atingir o maior número de receptores. quilômetros de distância Características das antenas As duas principais propriedades de uma antena são di- retividade e ganho. Diretividade Uma lâmpada comum emite luz em todas as direções, enquanto uma lanterna irradia de forma mais concentra- da. A lanterna é mais diretiva que a lâmpada comum, porque concentra a luz em uma direção apenas. As an- tenas possuem propriedade similar, chamada de direti- vidade, que acontece nos dois sentidos: transmissão e recepção. Para entender o conceito de diretividade, apre- sentamos de forma simplificada 3 tipos de antenas: Isotrópicas: transmitem e recebem por igual em todas as direções. Na prática, este tipo de antena não pode ser construído e serve apenas para fins didáticos e como uma referência para as antenas reais. O sol pode ser comparado a uma antena isotrópica. Omnidirecionais: irradiam igualmente em todas as direções do plano horizontal. 2 Projeto Um Computador por Aluno
  5. 5. Figura 2 Sol: antena isotrópica Direcionais: transmitem e recebem com maior inten- sidade em uma direção. Ganho O ganho é a medida da capacidade de concentração da potência em uma certa direção. Uma antena não acres- centa potência ao sinal transmitido ou recebido, apenas o concentra em uma direção. A unidade de medida utili- zada para representar o ganho é o dBi. Em comparação com a lâmpada comum, a lanterna possui um ganho maior na direção para a qual está apontada, por concentrar a luz nesta direção. É importante notar que a escala em dBi não é linear, recomendando cuidado na interpretação dos valores. Por exemplo, o ganho de uma antena de 24 dBi é de- zesseis vezes maior que o ganho de uma antena de 12 dBi, e não o dobro, como se poderia concluir. A tabela 1 mostra algumas relações da escala em dBi com uma escala linear. Antenas 3
  6. 6. Tabela 1 Aumento em dBi Aumento em escala linear Escala em dBi × escala linear +0 x1 +3 x2 +10 x 10 +13 x 20 +20 x 100 Tipos de antenas Alguns equipamentos de rede sem fio possuem antenas fixas, enquanto outros trazem antenas destacáveis, per- mitindo maior flexibilidade no projeto da rede sem fio, através da escolha de uma antena com características mais apropriadas às aplicações desejadas (como ganho e diretividade). Os tipos de antenas mais comuns para aplicações de rede sem fio são: omnidirecional, direcio- nal e setorial. Antena omnidirecional As antenas omnidirecionais, normalmente presentes nos pontos de acesso, não irradiam em todas as direções, mas privilegiam apenas um plano, apesar do prefixo omni. Todos ou tudo; onipresente Na figura 3, observa-se que três pontos (A, B e C) po- em latim sicionados em angulações diferentes, trocam informa- ções com o ponto de acesso que possui uma antena omnidirecional. Um computador no ponto A receberá o sinal com má- xima intensidade, por estar na direção de maior ganho da antena. Um computador no ponto B, por sua vez, 4 Projeto Um Computador por Aluno
  7. 7. receberá um sinal com potência menor do que aquela recebida no ponto A. Já no ponto C, o computador obterá Para saber mais, uma intensidade mínima (praticamente nula) por estar leia a cartilha numa angulação fora do feixe de irradiação da antena. Propagação de Vale observar que, neste exemplo, não são considerados ondas fenômenos como difração, reflexão e refração. Figura 3 C Curvas de irradiação B de uma antena omnidirecional A Ponto de acesso de Acesso Ponto Na figura 4, é apresentada uma visão tridimensional das curvas de irradiação de uma antena omnidirecional. Figura 4 Curvas de irradiação de uma antena omnidirecional (3D) Ponto de acesso Antenas 5
  8. 8. Antena direcional As antenas direcionais irradiam a maior parte da ener- gia eletromagnética em uma mesma direção, proporcio- nando um maior alcance do sinal. Elas possuem ganho maior que as omnidirecionais, por isso seu feixe de irra- diação é mais estreito, como mostra a figura 5. Figura 5 Curva de irradiação de uma antena direcional Por sua capacidade de concentrar a energia numa dada direção, antenas direcionais são comumente utilizadas para o estabelecimento de enlaces ponto-a-ponto, onde Ligação única as antenas se encontram distantes uma da outra. entre dois pontos de rede, formada Antena setorial por duas antenas direcionais A antena setorial é um tipo de antena direcional com menor ganho e maior abertura, como mostra a figura 6. Trata-se de um meio termo entre as antenas omnidire- cionais e direcionais, em relação à forma como concen- tra energia em uma região do espaço. Figura 6 Curva de irradiação de uma antena setorial 6 Projeto Um Computador por Aluno
  9. 9. A antena setorial possui um ângulo de irradiação mais aberto que o da antena direcional, sendo capaz de atingir receptores em locais próximos sem a necessidade de que estejam posicionados na frente da antena. Em contra- partida, uma antena setorial não possui ganho suficiente para atingir receptores mais distantes, se comparada à distância atingida pela irradiação de uma antena direcio- nal para receptores posicionados em sua área de cober- tura, como mostra a figura 7. Figura 7 Relação entre as curvas de irradiação direcional omni setorial Ponto de Acesso Recomendações para a escolha da antena A escolha da antena depende da área a ser atendida e da localização possível para a sua instalação. Uma análise da planta do local é recomendada para escolher o tipo adequado para cada caso. A seguir, são apresentados possíveis cenários de um projeto de instalação de uma rede sem fio em uma escola. Antenas 7
  10. 10. Antenas para áreas internas Para cobrir a área interna de uma escola, podemos usar uma antena omnidirecional no centro da área a ser co- berta, como na figura 8. Este é o caso mais comum, uma vez que a maioria dos pontos de acesso disponíveis no mercado possui antenas omnidirecionais. Em caso de dificuldade da instalação do ponto de acesso no ponto central, recomenda-se a instalação de uma antena seto- rial em uma das extremidades da escola, como mostra a figura 8. Figura 8 À esquerda, exemplo de uso de antena setorial e à direita, exemplo de uso de antena omnidirecional Antenas para áreas externas Suponha, por outro lado, que se deseja cobrir uma área externa da escola, onde as casas e alojamentos de alunos estão concentrados. Neste caso, uma antena direcional seria uma escolha apropriada, como mostra a figura 9. Figura 9 Exemplo de uso de antena direcional OLA ESC 8 Projeto Um Computador por Aluno
  11. 11. Projeto Um Computador por Aluno Introdução > Redes sem fio >> Propagação de ondas > Antenas >> Planejamento da instalação > Configuração do ponto de acesso >> Segurança > Projetos de rede sem fio >>
  12. 12. Projeto UCA Antenas Esta cartilha apresenta os princí- pios básicos do funcionamento de uma antena, bem como os modelos mais comuns e suas propriedades.

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