Přenos WiFi z pohledu zdroje a spotřebiče
Nejdříve se podívejme na délku vlny s ohledem na kmitočet
: lambda l= 300000/ f [km; Hz]
f = 50Hz, l= 6000km | f = 30 MHz, l= 10 m | f = 3 GHz, l= 10 cm |
f = 0,1 MHz, l= 3km | f = 100 MHz, l= 3 m | f = 10 GHz, l= 3 cm |
f = 1 MHz, l= 300 m | f =300 MHz, l= 1 m | f = 30 GHz, l= 1 cm |
f = 10 MHz, l= 30 m | f1 =1GHz, l= 30 cm |
(Ale pro f = 50Hz, ? = 6000 km a tedy dlouhá
síťová přenosová vedení je třeba uvažovat jako vedení s rozloženými
parametry. Je proto důležité si uvědomit, že postupy, které
budeme aplikovat, platí nejen pro obvody o rozměrech řádu
desítek cm a frekvence řádu jednotek až desítek GHz, ale i pro
obvody pracující s poměrně nízkými kmitočty, pokud jejich
rozměry jsou příslušně veliké) .
Nyní se podívejme na frekvence WiFi 2,4GHz a 5GHz z pohledu
zdroje a spotřebiče.
Pokud se podíváme na soustavu Access Point – přípojný koax – anténa z pohledu vazby zdroje a spotřebiče pak docházíme k následujícímu zjednodušení :
1) Access Point (dále jen AP) je zdroj s vnitřním
odporem rovným impedanci 50W
2) Koaxiální kabel je spojovacím vedením mezi zdrojem a
spotřebičem (anténou) a je žádoucí aby jeho impedance Z byla
rovněž jak na vstupu tak výstupu rovna 50W za předpokladu, že anténa
má vstupní impedanci 50W.
3) Připojená anténa má vstupní Z=50W
Z toho plyne že AP je zdrojem pro koaxiální vedení a jeho výstupní svorky jsou zdrojem pro anténu.
Pokud na sebe takto navazují
zdroje a spotřebiče a pokud se jednotlivé impedance Z sobě
rovnají, hovoříme o přizpůsobení zdroje a spotřebiče. Rz=Rs
a Rz/Rs=1.
Pouze při splnění této podmínky dochází k maximálnímu přenosu
výkonu mezi zdrojem a spotřebičem!!
Pokud není tato podmínka
splněna, dochází při vysokých frekvencích na jednotlivých
rozhraních k odrazům vlny.
Poznámka: podobně je přizpůsoben TV přijímač ke svodu a ten
k anténě.
Nebo také reproduktor k zesilovači (4W , 8W) proto se používají silné
vodiče pro připojení aby se jejich odpor neprojevil.]
U antén se lze v praxi setkat se zakončením vedení
charakteristickou impedancí, zkratem nebo nekonečným odporem .Toho
se využívá pro různá technická řešení jak u antén tak u
vedení.
Zabývejme se činitelem odrazu.
Činitel odrazu je z hlediska měření veličinou, kterou nelze
přímo měřit. Proto se často nahrazuje veličinou související,
činitelem stojatého
vlnění (ČSV).
Je zřejmé, že poběží-li po vedení vlna a částečně se
na konci odrazí, vznikne stojaté vlnění, které bude
charakterizováno vzdáleností uzlů a amplitudou napětí v
maximech a minimech.
V praxi se měří poměr
mezi vlnou vyslanou a odraženou (standing wave ratio zkr. SWR).
Jaký má tento parametr vliv na přenos WiFi??
Protože při odrazech dochází k :
1) ztrátám energie nebo
2) ke zkreslení přenášené informace
musíme se snažit udržet
odrazy co nejmenší.
V praxi se kvalita obvodů udává obvykle tzv. činitelem
stojatých vln ČSV nebo (poměrem stojatých vln PSV) někdy též
přímo koeficientem odrazu p .
Vztah mezi ČSV a p je: ČSV=(1+p)/(1-p)
nebo obráceně
| p | =(ČSV-1)/(ČSV+1)
Vztah mezi přeneseným a doraženým výkonem na vedení, kde je nějaký odraz energie, se určí mezi tzv. koeficientem přenosu p a koeficientem odrazu p.
Zde platí:
koeficient přenosu p= 1 – p2
(koeficient odrazu)
Je-li tedy
odraz nulový znamená to, že přenosový systém je přizpůsobený.
POZOR: při velkém odrazu může dojít ke zničení aktivního
členu např. AP tedy přesněji
jeho koncového stupně. Viz bod 1)
Pro bob 2) pak platí, že při znehodnocení informace si AP na straně vysílací a přijímací začnou opakovat vadné pakety a výsledkem je snížená propustnost WiFi připojení.
Co vše má vliv na kvalitu WiFI spojení?
1) Samotný Access point
2) Konektory samy (nesmí zhoršovat systém)
3) Vlastní konstrukce a kvalita antény
V tomto bodě je dobré si uvědomit že parametr SWR (kolem 1:1,25 až 1,3) má mít celá sestava připojená k AP, tedy anténa + kabel+ konektory.
Nestačí
aby tomuto parametru vyhověla jen anténa!!!!!
Protože celou sestavu může zhoršit jen nevhodný konektor,
nebo jen nevhodný kabel , případně oboje.
Jako anténní systém je tedy třeba chápat sestavu ANTÉNA + přípojný
kabel k AP a to včetně kvalitních konektorů.
Často se setkávám s názorem,
že nejlevnější anténa, kabel, konektor stačí. NESTAČÍ!!
Pokud nehledáte kvalitu, tak snad ano.
Pokud ale
potřebujete kvalitní spoj, například přenos dat, nemusí to
být WiFi, pak si kupte anténu, která má protokol o měření
SWR.
Firem které vyrábějí antény a dodávají je s měřícím
protokolem na domácím trhu mnoho není.
Antény bez protokolu se pro kvalitní datové spoje nehodí!! A
je tedy polemické její použití i pro wifi.
Níže uvedená
tabulka by vám měla pomoci se orientovat v problematice závislostí
zpětného útlumu, přenosového útlumu, napěťového
koeficientu odrazu, přeneseného a odraženého výkonu.
Tabulka je převzata ze serveru http://www.wifihw.cz
Stáhout si můžete tabulku ZDE
Tabulka hodnot útlumu v závislosti na VSWR |
||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
VSWR |
Zpětnétné tlumení (odrazu) dB |
Přenosový útlum dB |
Napěťový koeficient odrazu |
Přenesený výkon (%) |
Pokles |
VSWR |
Zpětné tlumení (odrazu) dB |
Přenosový útlum dB |
Napěťový koeficient odrazu |
Přenesený výkon (%) |
Pokles výkonu (%) (odražený výkon) |
|
1,00 |
---- |
0,000 |
0,00 |
100,0 |
0,0 |
1,64 |
12,3 |
0,263 |
0,24 |
94,1 |
5,9 |
|
1,01 |
46,1 |
0,000 |
0,00 |
100,0 |
0,0 |
1,66 |
12,1 |
0,276 |
0,25 |
93,8 |
6,2 |
|
1,02 |
40,1 |
0,000 |
0,01 |
100,0 |
0,0 |
1,68 |
11,9 |
0,289 |
0,25 |
93,6 |
6,4 |
|
1,03 |
36,6 |
0,001 |
0,01 |
100,0 |
0,0 |
1,70 |
11,7 |
0,302 |
0,26 |
93,3 |
6,7 |
|
1,04 |
34,2 |
0,002 |
0,02 |
100,0 |
0,0 |
1,72 |
11,5 |
0,315 |
0,26 |
93,0 |
7,0 |
|
1,05 |
32,3 |
0,003 |
0,02 |
99,9 |
0,1 |
1,74 |
11,4 |
0,329 |
0,27 |
92,7 |
7,3 |
|
1,06 |
30,7 |
0,004 |
0,03 |
99,9 |
0,1 |
1,76 |
11,2 |
0,342 |
0,28 |
92,4 |
7,6 |
|
1,07 |
29,4 |
0,005 |
0,03 |
99,9 |
0,1 |
1,78 |
11,0 |
0,356 |
0,28 |
92,1 |
7,9 |
|
1,08 |
28,3 |
0,006 |
0,04 |
99,9 |
0,1 |
1,80 |
10,9 |
0,370 |
0,29 |
91,8 |
8,2 |
|
1,09 |
27,3 |
0,008 |
0,04 |
99,8 |
0,2 |
1,82 |
10,7 |
0,384 |
0,29 |
91,5 |
8,5 |
|
1,10 |
26,4 |
0,010 |
0,05 |
99,8 |
0,2 |
1,84 |
10,8 |
0,398 |
0,30 |
91,3 |
8,7 |
|
1,11 |
25,7 |
0,012 |
0,05 |
99,7 |
0,3 |
1,86 |
10,4 |
0,412 |
0,30 |
91,0 |
9,0 |
|
1,12 |
24,9 |
0,014 |
0,06 |
99,7 |
0,3 |
1,88 |
10,3 |
0,426 |
0,31 |
90,7 |
9,3 |
|
1,13 |
24,3 |
0,016 |
0,06 |
99,6 |
0,4 |
1,90 |
10,2 |
0,440 |
0,31 |
90,4 |
9,6 |
|
1,14 |
23,7 |
0,019 |
0,07 |
99,6 |
0,4 |
1,92 |
10,0 |
0,454 |
0,32 |
90,1 |
9,9 |
|
1,15 |
23,1 |
0,021 |
0,07 |
99,5 |
0,5 |
1,94 |
9,9 |
0,468 |
0,32 |
89,8 |
10,2 |
|
1,16 |
22,6 |
0,024 |
0,07 |
99,5 |
0,5 |
1,96 |
9,8 |
0,483 |
0,32 |
89,5 |
10,5 |
|
1,17 |
22,1 |
0,027 |
0,08 |
99,4 |
0,6 |
1,98 |
9,7 |
0,497 |
0,33 |
89,2 |
10,8 |
|
1,18 |
21,7 |
0,030 |
0,08 |
99,3 |
0,7 |
2,00 |
9,5 |
0,512 |
0,33 |
88,9 |
11,1 |
|
1,19 |
21,2 |
0,033 |
0,09 |
99,2 |
0,8 |
2,50 |
7,4 |
0,881 |
0,43 |
81,6 |
18,4 |
|
1,20 |
20,8 |
0,036 |
0,09 |
99,2 |
0,8 |
3,00 |
6,0 |
1,249 |
0,50 |
75,0 |
25,0 |
|
1,21 |
20,4 |
0,039 |
0,10 |
99,1 |
0,9 |
3,50 |
5,1 |
1,603 |
0,56 |
69,1 |
30,9 |
|
1,22 |
20,1 |
0,043 |
0,10 |
99,0 |
1,0 |
4,00 |
4,4 |
1,938 |
0,60 |
64,0 |
36,0 |
|
1,23 |
19,7 |
0,046 |
0,10 |
98,9 |
0,1 |
4,50 |
3,9 |
2,255 |
0,64 |
59,5 |
40,5 |
|
1,24 |
19,4 |
0,050 |
0,11 |
98,9 |
1,1 |
5,00 |
3,5 |
2,553 |
0,67 |
55,6 |
44,4 |
|
1,25 |
19,1 |
0,054 |
0,11 |
98,8 |
1,2 |
5,50 |
3,2 |
2,834 |
0,69 |
52,1 |
47,9 |
|
1,26 |
18,8 |
0,058 |
0,12 |
98,7 |
1,3 |
6,00 |
2,9 |
3,100 |
0,71 |
49,0 |
51,0 |
|
1,27 |
18,5 |
0,062 |
0,12 |
98,6 |
1,4 |
6,50 |
2,7 |
3,351 |
0,73 |
46,2 |
53,8 |
|
1,28 |
18,2 |
0,066 |
0,12 |
98,5 |
1,5 |
7,00 |
2,5 |
3,590 |
0,75 |
43,7 |
56,3 |
|
1,29 |
17,9 |
0,070 |
0,13 |
98,4 |
1,6 |
7,50 |
2,3 |
3,817 |
0,76 |
41,5 |
58,5 |
|
1,30 |
17,7 |
0,075 |
0,13 |
98,3 |
1,7 |
8,00 |
2,2 |
4,033 |
0,78 |
39,5 |
60,5 |
|
1,32 |
17,2 |
0,083 |
0,14 |
98,1 |
1,9 |
8,50 |
2,1 |
4,240 |
0,79 |
37,7 |
62,3 |
|
1,34 |
16,8 |
0,093 |
0,15 |
97,9 |
2,1 |
9,00 |
1,9 |
4,437 |
0,80 |
36,0 |
64,0 |
|
1,36 |
16,3 |
0,102 |
0,15 |
97,7 |
2,3 |
9,50 |
1,8 |
4,626 |
0,81 |
34,5 |
65,5 |
|
1,38 |
15,9 |
0,112 |
0,16 |
97,5 |
2,5 |
10,00 |
1,7 |
4,807 |
0,82 |
33,1 |
66,9 |
|
1,40 |
15,8 |
0,122 |
0,17 |
97,2 |
2,8 |
11,00 |
1,6 |
5,149 |
0,83 |
30,6 |
69,4 |
|
1,42 |
15,2 |
0,133 |
0,17 |
97,0 |
3,0 |
12,00 |
1,5 |
5,466 |
0,85 |
28,4 |
71,6 |
|
1,44 |
14,9 |
0,144 |
0,18 |
96,7 |
3,3 |
13,00 |
1,3 |
5,762 |
0,86 |
26,5 |
73,5 |
|
1,46 |
14,6 |
0,155 |
0,19 |
96,5 |
3,5 |
14,00 |
1,2 |
6,040 |
0,87 |
24,9 |
75,1 |
|
1,48 |
14,3 |
0,066 |
0,19 |
96,3 |
3,7 |
15,00 |
1,2 |
6,301 |
0,88 |
23,4 |
76,6 |
|
1,50 |
14,0 |
0,177 |
0,20 |
96,0 |
4,0 |
16,00 |
1,1 |
6,547 |
0,88 |
22,1 |
77,9 |
|
1,52 |
13,7 |
0,189 |
0,21 |
95,7 |
4,3 |
17,00 |
1,0 |
6,780 |
0,89 |
21,0 |
79,0 |
|
1,54 |
13,4 |
0,201 |
0,21 |
95,5 |
4,5 |
18,00 |
1,0 |
7,002 |
0,89 |
19,9 |
80,1 |
|
1,56 |
13,2 |
0,213 |
0,22 |
95,2 |
4,8 |
19,00 |
0,9 |
7,212 |
0,90 |
19,0 |
81,0 |
|
1,58 |
13,0 |
0,225 |
0,22 |
94,9 |
5,1 |
20,00 |
0,9 |
7,413 |
0,90 |
18,1 |
81,9 |
|
1,60 |
12,7 |
0,238 |
0,23 |
94,7 |
5,3 |
25,00 |
0,7 |
8,299 |
0,92 |
14,8 |
85,2 |
|
1,62 |
12,5 |
0,250 |
0,24 |
94,4 |
5,6 |
30,00 |
0,6 |
9,035 |
0,94 |
12,5 |
87,5 |
Literatura :
Vít : Školení televizních mechaniků
Procházka : AR-B 5/1999
www.wifihw.cz