В одном и том же проекте всенаправленная антенна с усилением 12 dBi работала хуже, чем направленная антенна на 6 dBi. Звучит странно? Так было на самом деле, и такое случается чаще, чем ожидает большинство инженеров.

На бумаге выбор антенны кажется простым: всенаправленные антенны дают покрытие 360°, а направленные концентрируют энергию в одном направлении. Реальные объекты прощают гораздо меньше. Неверный выбор оборачивается мертвыми зонами, потерянным сигналом, проблемами с помехами и дорогостоящей переделкой проекта.

В этом руководстве разобраны практические различия между всенаправленными и направленными антеннами, показано, где каждый тип работает лучше всего, перечислены ошибки развертывания, которые мы встречаем чаще всего, и предложена практическая методика выбора антенны под ваш конкретный проект. Оно в равной мере применимо к сотовым базовым станциям, системам DAS, сетям IoT и решениям WiFi, а для каждого сценария указано подходящее семейство продукции BBT ANTENNAS, чтобы на одной странице перейти от решения к списку вариантов.

Как работают всенаправленные и направленные антенны

Прежде чем сравнивать их, нужно понять принципиальную разницу в том, как они излучают радиочастотную (RF) энергию.

Всенаправленные антенны: покрытие во всех направлениях

Всенаправленная антенна, которую часто называют omni-антенной, излучает RF-энергию одинаково во всех горизонтальных направлениях и формирует диаграмму покрытия 360°. Она ведет себя как лампочка: освещает комнату во все стороны, но свет слабеет по мере удаления.

Вертикальное покрытие всенаправленной антенны зависит от ее усиления. Антенна с низким усилением (2–5 dBi) имеет широкую вертикальную диаграмму и распределяет энергию в виде широкого «бублика». Антенна с высоким усилением (8–12 dBi) сжимает вертикальную диаграмму и выталкивает энергию в горизонтальной плоскости, увеличивая дальность, но ценой более слабого покрытия непосредственно над антенной и под ней.

Уличные всенаправленные антенны обычно выполняются как всенаправленные стеклопластиковые антенны, поскольку стеклопластиковый обтекатель обеспечивает отличную устойчивость к погодным условиям, защиту от УФ-излучения и механическую прочность. Внутренние всенаправленные антенны, например потолочные антенны DAS, выпускаются в компактных корпусах, которые органично вписываются в интерьер.

Направленные антенны: сфокусированная энергия, большая дальность

Направленная антенна концентрирует RF-энергию в определенном угловом секторе, обычно от 30° до 120° в горизонтальной плоскости. Она работает как фонарик: вместо того чтобы рассеивать свет повсюду, она направляет сфокусированный луч в одну сторону.

Благодаря фокусировке энергии направленные антенны достигают более высокого усиления (12–18 dBi у секторных антенн, более 20 dBi у параболических) и большей эффективной дальности, чем всенаправленные. Обратная сторона в том, что зоны вне луча получают слабый сигнал или не получают его вовсе.

К распространенным типам направленных антенн относятся секторные антенны (плоские панели на вышках сотовой связи, обычно перекрывающие 60°–120°), панельные антенны (для покрытия точка-многоточка), антенны Яги (высокое усиление и узкий луч для линий точка-точка), параболические антенны (вариант с наибольшим усилением для магистральных линий на большие расстояния) и рупорные антенны (используются на более высоких частотах для WiFi 7 и перспективных приложений 6G).

Всенаправленная или направленная антенна: сравнение

В таблице ниже сведены ключевые различия между всенаправленными и направленными антеннами по характеристикам, которые важнее всего в реальных проектах.

Когда выбирать всенаправленную антенну

Всенаправленные антенны — правильный выбор, когда проекту нужно широкое круговое покрытие, а расположение пользователей непредсказуемо или распределено во всех направлениях. Ниже приведены самые распространенные сценарии, в которых такие антенны показывают себя лучше всего.

Для уличных объектов BBT ANTENNAS выпускает всенаправленные стеклопластиковые антенны во всех диапазонах, рассмотренных в этом руководстве: модели 330-960 MHz для сетей VHF/UHF, LoRa и IoT, модели 617-6000 MHz для сотового покрытия и модели 2400-7125 MHz для сетей WiFi и WiFi 7.

Малые соты в сельской местности и пригородах

В районах с умеренной плотностью пользователей, распределенных во всех направлениях, всенаправленная стеклопластиковая антенна на мачте обеспечивает эффективное покрытие 360° без сложности секторного развертывания. Это экономичное решение для сельского широкополосного доступа, подключения поселков и дозаполнения покрытия в пригородах.

Решение BBT: широкополосная всенаправленная антенна BBT-0660FG0204V перекрывает 600-6000 MHz в одном стеклопластиковом обтекателе с разъемом N-female, поэтому одна антенна на мачте обслуживает малые соты 4G и 5G от нижнего до верхнего диапазона.

Базовые станции IoT и LoRa

Датчики IoT и устройства LoRa часто разбросаны по большой территории: фермы, заводы, инфраструктура умного города. Всенаправленная антенна на шлюзе позволяет устройствам во всех направлениях надежно поддерживать связь. Типичные всенаправленные антенны IoT работают в диапазоне 868–930 MHz с усилением 3–8 dBi.

Решение BBT: для сетей LoRa и телеметрии на 433 MHz всенаправленная стеклопластиковая антенна BBT-433FG03V обеспечивает 3 dBi в диапазоне 426-440 MHz при ширине вертикальной диаграммы 60° и разъеме N-male. Для шлюзов 868 MHz, 915 MHz и других суб-ГГц шлюзов сравните всю линейку антенн VHF/UHF/LoRa/IoT.

Потолочные антенны для внутренних DAS

Внутри зданий потолочные всенаправленные антенны составляют основу распределенных антенных систем. Низкий профиль, круговая диаграмма и многодиапазонность (330–6000 MHz) делают их идеальными для распределения сигнала в офисах, больницах, торговых центрах и аэропортах. Главное — правильно выбрать усиление: 2–5 dBi для стандартной высоты потолка (3–4 метра), чтобы обеспечить равномерное покрытие под антенной.

Решение BBT: потолочная MIMO-антенна 4T4R BBT-0660CL0306H4 перекрывает 617-6000 MHz, имеет четыре порта, усиление 3-6 dBi, IM3 ≤-150 dBc и разъемы 4.3-10 female и предназначена для DAS 4G/5G на стандартных потолках. Однопортовые версии и версии 2T2R представлены в линейке Ceiling 330-6000MHz.

Городская среда с несколькими вышками

В плотной городской застройке с несколькими сотовыми вышками поблизости всенаправленная антенна позволяет подключенному устройству автоматически выбирать лучшую доступную вышку. Если одна вышка перегружена или отключилась, устройство переходит на другую без ручной перенастройки. Это дает более высокую надежность и резервирование, чем направленная антенна, жестко нацеленная на одну вышку.

Решение BBT: широкополосные модели линейки Omni 617-6000MHz перекрывают основные сотовые диапазоны 4G и 5G в одной антенне, так что терминалы и шлюзы фиксированного беспроводного доступа сохраняют выбор в нижнем, среднем и верхнем диапазонах.

Всенаправленные антенны BBT

Широкополосная всенаправленная антенна

BBT-0660FG0204V

600–6000 MHz · ширина горизонтальной диаграммы 360°
2 dBi в нижнем диапазоне, 3–4 dBi в верхнем · стеклопластиковый обтекатель · N-female

Подробнее

Потолочная MIMO-антенна 4T4R

BBT-0660CL0306H4

617–960 / 1710–2700 / 3300–4200 / 4900–6000 MHz
3 / 4,5 / 5,5 / 6 dBi · 360° · 4 × 4.3-10 female

Подробнее

Всенаправленная стеклопластиковая антенна 433MHz

BBT-433FG03V

426–440 MHz · ширина горизонтальной диаграммы 360°
3 dBi · стеклопластиковый обтекатель · N-male

Подробнее

Все антенны Omni 617-6000MHz

Когда выбирать направленную антенну

Направленные антенны — правильный выбор, когда нужно сконцентрировать энергию сигнала в определенном направлении, перекрыть большие расстояния или минимизировать помехи от нежелательных источников.

Секторное покрытие макробазовых станций

Подавляющее большинство сотовых макробазовых станций использует направленные секторные антенны. Типичная трехсекторная конфигурация включает три секторные антенны по 120° каждая, которые вместе дают полное покрытие 360° с гораздо большей емкостью и усилением, чем способна обеспечить одна всенаправленная антенна. Современные секторные антенны 5G поддерживают диапазон 698–6000 MHz, двойную поляризацию (±45°), усиление 15–18 dBi и конфигурации Massive MIMO.

Решение BBT: панельная антенна с двойной поляризацией BBT-0638SA1114D065-N2 перекрывает 698-960 MHz и 1710-3800 MHz с усилением 11/14 dBi, поляризацией ±45° и горизонтальными диаграммами 65°/55° для секторных объектов. Все варианты для макросайтов можно сравнить в линейке антенн BTS 5G/6G.

Радиорелейные линии точка-точка

Для соединения двух фиксированных точек на большом расстоянии, например удаленной базовой станции с опорной сетью, нужен сфокусированный луч направленной антенны. Параболические антенны с усилением 20–30+ dBi обеспечивают надежные линии на расстоянии 10 км и более. Антенны Яги предлагают более компактный вариант для линий средней протяженности.

Решение BBT: начните с линейки параболических и сетчатых антенн. Широкополосная сетчатая антенна BBT-0660PW1321VH09 перекрывает 600-6000 MHz с усилением до 21 dBi, линейка Dish 2400-6400MHz подходит для линий WISP на 5 GHz, а антенны Яги на 88-960 MHz решают задачи более коротких суб-ГГц пролетов.

Коридоры, тоннели и линейное покрытие

Когда зона покрытия длинная и узкая, как автомагистраль, тоннель, железнодорожная линия или коридор внутри здания, направленная антенна передает сигнал вдоль всего пространства гораздо эффективнее всенаправленной, которая тратила бы энергию на излучение в стороны, в стены.

Решение BBT: для внутренних коридоров и лестничных клеток используйте настенные модели линейки Directional 330-6000MHz. Для более протяженных участков логопериодическая антенна BBT-0660LP1011V065 перекрывает 698-6000 MHz с усилением 10-11 dBi и горизонтальной диаграммой 65°/50°.

Среды с сильными помехами

В зонах со значительными радиопомехами от других передатчиков направленная антенна снижает шум, подавляя сигналы вне своего луча. Это повышает отношение сигнал/шум (SNR) и делает связь надежнее, что дает решающее преимущество в перегруженном городском радиоэфире и на промышленных объектах с сильными электромагнитными помехами.

Решение BBT: секторная панельная MIMO-антенна BBT-2458PA1719R065-N4 концентрирует 17/19 dBi в луче 65° на 2,4 GHz и 5,8 GHz, а отношение фронт/тыл ≥23 dB подавляет шум с тыльной стороны панели. Другие двухдиапазонные варианты и варианты на 5 GHz представлены в линейке MiMo Sector 2100-7200MHz.

Направленные антенны BBT

Панельная антенна с двойной поляризацией

BBT-0638SA1114D065-N2

698–960 / 1710–3800 MHz
11 / 14 dBi · поляризация ±45° · 2 × N-female

Подробнее

Секторная панельная MIMO-антенна

BBT-2458PA1719R065-N4

2400–2500 / 5150–5850 MHz
17 / 19 dBi · ширина диаграммы 65° · 4 × N-female

Подробнее

Направленная антенна Яги для TVWS

BBT-0408YI10V14

470–862 MHz · ширина горизонтальной диаграммы 45°
10 dBi · 75 Ω · F-female

Подробнее

Все антенны BTS 5G/6G

Типичные ошибки выбора антенны в реальных проектах

Многие проблемы с производительностью сети вызваны не неисправным оборудованием. Их причина в неверно выбранном типе антенны или неправильном понимании того, как усиление влияет на покрытие. Вот ошибки, которые мы чаще всего встречаем на объектах.

Ошибка 1: всенаправленная антенна с высоким усилением в помещении

Всенаправленная антенна с высоким усилением (10–12 dBi) сжимает вертикальную диаграмму, чтобы вытолкнуть энергию в горизонтальной плоскости. При установке в помещении с низким потолком (3–4 метра) большая часть энергии излучается горизонтально вдоль плоскости потолка, а не вниз к пользователям. В результате покрытие прямо под антенной, то есть именно там, где оно нужно, оказывается слабым. Потолочная антенна с низким усилением (2–4 dBi) и более широкой вертикальной диаграммой почти всегда оказывается лучшим выбором для помещений.

Ошибка 2: неверный наклон направленной антенны

Направленная антенна, установленная с неправильным углом наклона, может создать мертвую зону прямо перед зданием или территорией, которую должна покрывать. Если наклонить ее слишком сильно вниз, покрытия не хватит по дальности. Если слишком сильно вверх, сигнал пройдет поверх целевой зоны. Для работы направленной антенны необходимы грамотное обследование объекта и тщательная настройка механического или электрического наклона, желательно с поддержкой дистанционного электрического наклона (RET).

Ошибка 3: выбор только по усилению

Велик соблазн считать, что более высокое значение усиления в техническом описании означает лучшую работу. На самом деле усиление показывает лишь степень фокусировки энергии антенны, а не то, соответствует ли эта фокусировка вашему сценарию. Секторная антенна на 15 dBi бесполезна, если нужно покрытие 360°. Потолочная всенаправленная антенна на 3 dBi бесполезна, если нужно достать до вышки в 5 км. Всегда начинайте с требований к покрытию, а затем подбирайте соответствующее усиление.

Ошибка 4: игнорирование окружающей среды

Препятствия, отражения, многолучевая интерференция и строительные материалы влияют на работу антенны так, как не может полностью предсказать ни одно техническое описание. Бетонный паркинг, склад со стальным каркасом и офисная башня со стеклянным фасадом создают каждый свои RF-проблемы. Тип и размещение антенны должны учитывать эти реальные условия, поэтому радиообследование объекта всегда должно предшествовать выбору антенны.

Практическая методика выбора между всенаправленной и направленной антенной

Когда нужно выбрать между всенаправленной и направленной антенной, используйте эту методику из пяти шагов:

1. Определите зону покрытия. Нанесите на карту физическое пространство, которое нужно покрыть. Это открытая зона 360°, линейный коридор, отдельный сектор крупного объекта или линия точка-точка? Форма зоны покрытия лучше всего подсказывает нужный тип антенны.
2. Оцените распределение пользователей. Где находятся пользователи или устройства? Если они распределены во всех направлениях, естественный выбор — всенаправленная антенна. Если они сосредоточены в одном направлении или зоне, эффективнее будет направленная.
3. Оцените радиообстановку. Есть ли значительные помехи от других передатчиков? Есть ли крупные физические препятствия? В условиях сильных помех или затенения обычно выигрывают направленные антенны, которые подавляют нежелательные сигналы вне своего луча.
4. Согласуйте усиление с высотой установки. Для всенаправленных антенн чем ниже высота установки, тем меньшее усиление нужно для достаточного вертикального покрытия. Для направленных антенн рассчитайте угол наклона по высоте подвеса и расстоянию до целевой зоны.
5. Учтите будущее масштабирование. Будет ли сеть расширяться? Секторный подход с направленными антеннами дает больший запас емкости, чем одна всенаправленная антенна. Для растущих сетей IoT всенаправленную базовую станцию бывает проще масштабировать, добавляя шлюзы.

Что отправить в BBT для быстрого подбора антенны

Когда методика укажет на нужную диаграмму, эти данные позволят инженерам BBT подтвердить тип антенны, усиление и разъем без долгой переписки:

• Применение и тип объекта
• Рабочие частотные диапазоны
• Форма и дальность покрытия
• Целевое усиление или ширина диаграммы
• Поляризация и количество портов MIMO
• Тип разъема
• Условия монтажа (потолок в помещении, стена, мачта или вышка)
• Объем заказа
• Требования к брендированию или выпуску под собственной маркой

Можно ли сочетать всенаправленные и направленные антенны?

Да. Во многих реальных проектах совместное использование обоих типов дает лучший результат.

Например, макробазовая станция может использовать направленные секторные антенны для основного покрытия, а всенаправленные антенны в составе малых сот закрывают пробелы в покрытии. Внутри здания проект DAS может сочетать потолочные всенаправленные антенны в открытых зонах этажа с настенными направленными антеннами в коридорах и на лестничных клетках. Некоторые продвинутые конфигурации MIMO-маршрутизаторов даже объединяют всенаправленные и направленные антенны в одной системе, чтобы одновременно получить широкое резервное покрытие и высокоскоростные направленные линии.

Главное — рассматривать всенаправленные и направленные антенны как взаимодополняющие инструменты, а не конкурирующие технологии. Лучшее антенное решение часто представляет собой тщательно продуманное сочетание обоих типов.

BBT ANTENNAS: всенаправленные и направленные решения для любого проекта

BBT ANTENNAS производит полный ассортимент всенаправленных и направленных антенн, что позволяет выбрать подходящий инструмент для любого сценария развертывания у одного производителя.

Линейка всенаправленных антенн

• Всенаправленные стеклопластиковые антенны для уличного покрытия макросайтов и малых сот (617–6000 MHz)
• Потолочные антенны DAS для распределенного покрытия в помещениях (330–6000 MHz)
• Всенаправленные антенны WiFi 7, перекрывающие новейший диапазон 2400–7125 MHz, а также многопортовые конструкции, например 6-портовая стеклопластиковая MIMO-антенна для сетей 2,4/5 GHz
• Всенаправленные антенны VHF, UHF, LoRa и IoT в диапазоне 330–960 MHz, например всенаправленная стеклопластиковая антенна на 560-610 MHz для сетей общественной безопасности и промышленных сетей; больше моделей в линейке VHF/UHF/LoRa/IoT

Линейка направленных антенн

• Секторные антенны для макробазовых станций BTS 5G/6G (698–6000 MHz, до 18 dBi), а также полная линейка Sector 698-6000MHz для объектов операторов и WISP
• Направленные настенные антенны DAS и антенны LPDA (330–6000 MHz)
• Панельные антенны и секторные MIMO-антенны для сетей WiFi и WiMAX
• Антенны Яги для линий точка-точка, от моделей на 88-960 MHz до антенны Яги с двойной поляризацией
• Параболические антенны и рупорные антенны для магистральных линий большой дальности и высокочастотных приложений до 7200 MHz

Более 30 лет производственного опыта, сертификат ISO 9001, испытания в собственной безэховой камере и гибкие услуги OEM/ODM позволяют BBT помогать клиентам по всему миру выбирать и внедрять антенну под конкретные условия проекта, а не только по каталожным характеристикам.

Эта поддержка опирается на реальную производственную базу: более 200 сотрудников, включая инженеров по радиочастотам, СВЧ, моделированию и конструкциям, системы менеджмента, сертифицированные по ISO 9001:2015 и ISO 14001:2015, цех НИОКР и производства площадью 30 000 квадратных метров и четырехэтапный контроль качества, который проверяет сырье, производственные процессы, готовые антенны и каждую отгрузку. Бренды антенн и дистрибьюторы используют эти же возможности, чтобы выпускать собственные линейки всенаправленных и направленных антенн через услугу OEM/ODM-производства антенн BBT.

Вопросы и ответы: всенаправленная или направленная антенна

Заключение

На вопрос, какая антенна лучше, всенаправленная или направленная, нет универсального ответа. Правильный выбор полностью зависит от сценария развертывания: формы зоны покрытия, распределения пользователей, радиообстановки, ограничений по монтажу и требований к емкости.

Самая мощная антенна не всегда правильная. Правильная антенна та, что соответствует вашей среде.

Начинайте с задачи, а не с технического описания. Проведите грамотное обследование объекта. Разберитесь, как усиление влияет на диаграммы покрытия. А если сомневаетесь, работайте с опытным производителем антенн, который поможет спроектировать оптимальное решение.

Если вам нужна помощь в выборе антенны для проекта, свяжитесь с BBT ANTENNAS по адресу bbt@bbtantennas.com или посетите www.bbtantennas.com, чтобы ознакомиться со всем ассортиментом.