Bài giảng CWNA chương 02 giới thiệu về anten và các thiết bị phụ trợ

Mục tiêu Nhiệm vụ của anten Đề cập đến các loại anten được sử dụng trong WLAN.. Độ khuếch đại của anten Độ khuếch đại anten là kết quả việc tập trung phát sóng vô tuyến vào một chùm

Chapter 02 ANTEN

&

Mục tiêu

Nhiệm vụ của anten

Đề cập đến các loại anten được sử dụng trong WLAN.

Các thuộc tính của từng loại anten.

Các thiết bị phụ trợ trong WLAN

Bộ khuếch đại

Bộ giảm tín hiệu

Bộ tách…

Nội dung

Nguyên lý hoạt động của

anten

 Anten chuyển đổi năng lượng điện sang sóng vô tuyến đối

với anten phát hay chuyển đổi sóng vô tuyến sang năng

lượng điện đối với anten nhận

 Kích thước vật lý (hay chiều dài) của anten liên quan trực

tiếp đến tần số mà anten có thể thu hay phát sóng

4

Line of Sight (LOS)

 Là sự biến thiên của độ khúc xạ, nhiễu xạ, phản xạ, là

nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng truyền dẫn đa

đường mà kết quả của nó là tổn hao tín hiệu sóng

Fresnel Zone

 Miền Fresnel là miền gồm có các hình elip đồng tâm xung

quanh đường LOS

 Các đối tượng trong miền Fresnel như cây, đỉnh đồi, và

các tòa nhà có thể nhiễu xạ hoặc phản xạ các tín hiệu chính

từ các thiết bị nhận và làm thay đổi RF LOS

6

Độ khuếch đại của anten

 Độ khuếch đại anten là kết quả việc tập trung phát sóng vô

tuyến vào một chùm hẹp hơn

 Bằng việc giới hạn độ rộng chùm (beamwidth) tính theo

độ ngang (horizontal) và độ dọc (vertical) mà vẫn giữ

nguyên công suất phát sẽ cho một sóng vô tuyến được phát

đi xa hơn

Dạng bức xạ (Radiator)

 Là sự khác nhau về góc bức xạ ở một khoảng cách cố định

từ anten

 Anten thường có vùng bức xạ chính (main lobe) hay chùm

bức xạ (beam) chính là hướng có độ khuếch đại lớn nhất

8

Búp sóng (Beamwidth)

 Búp sóng là độ rộng của tia tín hiệu RF mà anten phát ra

 Búp sóng dọc được đo theo độ và vuông góc với mặt đất,

còn búp sóng ngang cũng được đo theo độ và song song

với mặt đất

 Việc làm hẹp hay tập trung các búp sóng của anten sẽ làm

tăng độ lợi (gain) của anten

Sự phân cực (Polarization)

 Sự phân cực là huớng vật lý của anten theo phương ngang

(horizotal) hay dọc (vertical)

 Phân cực dọc thường được sử dụng trong mạng Wi-Fi

(WLAN) là vuông góc với mặt phẳng của trái đất Phân

cực ngang là song song với mặt đất

10

Trở kháng (Impedance)

 Trở kháng là tỷ số của tổng công suất phát ra bởi anten so

với công suất từ trạm phát (nối với anten) được chấp nhận

bởi anten

 Tất cả các thiết bị RF, đường truyền (cáp), anten đều có trở

kháng, chính là tỷ số giữa điện áp và dòng điện

 Khi anten được kết nối với một đoạn cáp, nếu trở kháng

đầu vào của anten trùng khớp với trở kháng của radio và

đường truyền thì tổng công suất được truyền từ radio đến

anten là tối đa

Anten vô tuyến.

 Anten là thiết bị được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu tần

số cao (RF) trên đường truyền dẫn sang dạng sóng để phát

vào không khí

 Có 3 loại anten chính:

– Đẳng hướng – vô hướng (Omni-directional).

– Định hướng – có hướng (Semi-directional).

– Định hướng cao (Highly-directional).

12

Anten Đẳng Hướng (Omni-directional)

 Anten đẳng hướng truyền tín hiệu RF theo tất cả các

hướng theo trục ngang (song song mặt đất) nhưng bị giới

hạn ở trục dọc (vuông góc với mặt đất)

 Anten đẳng hướng có độ lợi (gain) trong khoảng 6dB,

thường được dùng trong các tòa nhà cao tầng

 Anten đẳng hướng cung cấp vùng phủ sóng rộng nhất

 Các loại anten đẳng hướng: Rubber Duck,

Omni-directional, Celing Dome, Small Desktop, Mobile Vertical,

Ceiling Dome

Anten Đẳng Hướng (Omni/Dipole-directional)

Phân cực dọc 25 độ Phân cực ngang 360 độ Anten Rubber Duck Đồ thị bức xạ của anten Rubber Duck (độ lợi (gain) 9dBi, phân cực dọc, trở kháng 50Ohm, VSWR <1,5:1, công suất tối đa 100W)

Anten Đẳng Hướng (Omni/Dipole-directional)

Anten định hướng (Semi-directional).

 Anten định hướng (directional) có hướng phát sóng rất

hẹp, thiết bị thu sóng cần nằm chính xác trong phạm vi

phát sóng hẹp này của anten định hướng mới có thể thu

được sóng phát từ anten

 Anten định hướng có độ lợi lớn hơn anten đẳng hướng, từ

12dBi hoặc cao hơn

 Anten định hướng có nhiều kiểu dáng và kích thước khác

nhau, điển hình có các loại anten: Yagi, Patch, Backfire,

Dish

 Các loại anten định hướng này rất lý tưởng cho khoảng

cách xa, kết nối không dây điểm-điểm

16

Anten định hướng (Semi-directional).

Anten định hướng- Anten Patch

18

Usage of semi-directional antenna

Anten định hướng cao là anten để truyền tải với một chùm tia rất hẹp Những loại ăng-ten này thường giống như các đĩa vệ tinh Chúng thường được gọi là anten parabol hoặc anten lưới

Chúng chủ yếu sử dụng cho kết nối PtP hoặc PtMP

Định hướng cao (Highly-directional).

Định hướng cao

(Highly-directional).

Anten hình cánh quạt (sectorized)

Anten cánh quạt là anten hoạt động theo hướng back to back với một anten hình cánh quạt khác

MIMO Antenna Systems

Các thiết bị phụ trợ trong

WLAN

 Bộ khuếch đại: Tín hiệu từ Anten đưa vào bộ khuếch đại

được bộ khuếch đại lọc nhiễu, tái tạo lại tín hiệu và đưa ra

đầu ra

24

Các thiết bị phụ trợ trong

WLAN

 Bộ giảm tín hiệu: là thiết bị làm giảm biên độ của tín hiệu

vô tuyến nhưng không làm méo dạng sóng, ngược lại với

bộ khuếch đại

Các thiết bị phụ trợ trong

WLAN

 Bộ thu lôi: Bộ thu lôi được sử dụng để chuyển hướng

dòng điện gây ra bởi sét xuống mặt đất Nó cũng được sử

dụng để bảo vệ phần cứng WLAN như AP, Bridge hay

Wireless Workgroup Bridge được kết nối vào đường

truyền đồng trục Đường truyền đồng trục rất dễ bị ảnh

hưởng bởi sét đánh ở các vùng lân cận

26

Các thiết bị phụ trợ trong

WLAN

nhiều output Nó được sử dụng nhằm mục đích chia một tín hiệu thành

nhiều tín hiệu độc lập Việc sử dụng bộ tách thường xuyên trong mạng

WLAN là không được khuyến khích.

 Có 4 thông số cần tính trong mạng WLAN gồm :

 Công suất tại bộ phát sóng

 Độ suy hao và độ khuếch đại của các thiết bị kết nối

giữa bộ phát sóng và angten như cáp, đầu nối, bộ khuếch đại , bộ suy hao và bộ tách

 Công suất tại đầu nối cuối cùng trước khi vào angten

 Giới thiệu đơn vị đo đầu tiên

 W (Watt) đơn vị đo cơ bản của công suất là Watt (W).

 1W = 1V * 1A

 FCC chỉ cho phép công suất 4 W được phát ra từ

Angten trong kết nối WLAN ( Điểm nối điểm )hoạt

động trong băng tần 2.4 GHz và với công suất này một tín hiệu sóng có thể truyền đi xa đếm 1,6 km

 Miliwatt (mW)

Tính toán công suất

 Đơn vị dB hoặc dBm

 Đơn vị đo lường độ khuếch đại và suy hao chúng ta

phải sử dụng đến đơn vị dB hoặc dBm (decibel) là

một đơn vị tương đối (chữ m chỉ là tham chiếu đến 1 mW)

 1mW = 0 dBm

30

Tính toán công suất

 Để tính toán nhanh chóng và dễ dàng, chúng ta cần biết

qui luật sau:

 Ta có bảng đơn vị chuyển đổi như sau:

32

Tính toán công suất

Vậy thì từ biểu đồ trên ta có thể nhận thấy rằng + 10 có

nghĩa là nhân với 10 còn +3 có nghĩa là nhân với 2.

Tính toán công suất

 Ví dụ1 : Chuyển từ đơn vị dBm sang W: +43 dBm = ? W

• Vậy suy ra:

• 10 dBm đầu tiên dựa vào bảng sẽ là 10 mW

• Tiếp theo, ta cứ nhân tiếp tục vì nó tiếp tục + 10, suy ra:

Tính toán công suất

34

Tính toán công suất

 Ví dụ 3: chẳng hạn, AP có công suất 50mw và sử dụng

anten 3dB (loại Rubber Duck) thì công suất phát thực sự

của AP là:

– 50*2 (3dB bằng gấp đôi công suất) = 100mw.

 Anten có độ lợi (gain) càng cao thì khoảng cách sóng di

càng xa Việc tập trung công suất phát của chúng chặt chẽ

hơn làm cho nhiều năng lượng được truyền đến đích hơn,

ở khoảng cách xa hơn