Rundstrålande antenn med hög förstärkning
Det förekommer många olika utföranden på antenner som marknadsförs som rundstrålande med hög förstärkning. Det du kanske har sett magnetfotsantenner för 4G med 9 dBi, magnetfotsantenner för 5G med 14 dBi eller LoRaWAN-gatewayantenner med 12 dBi.
För några år sedan gjorde vi ett test med antenner kopplade till en router där vi testade uppkoppling inomhus och utomhus i stadsmiljö, och sedan testade vi samma sak utanför tätort med nära respektive långt till närmaste basstation. I vårt test hade vi en magnetfotsantenn för 4G, möjligen, men kanske inte så sannolikt, hade den 14 dBi förstärkning som tillverkaren påstod att den hade. I praktiken var den rätt värdelös som allroundlösning, de resultat vi fick av den var kraftigt varierande. Så hur kommer det sig att en antenn med så hög förstärkning har så varierande resultat? Förklaringen ligger i grundläggande fysiska lagar.
Rundstrålande antenn med riktverkan
En antenn som har så hög antennvinst som 14 dBi har riktverkan, även om den marknadsförs som rundstrålande. Det går inte att nå 14 dBi utan att signalen förstärks. Antennförstärkning uppnås genom att ändra antennens strålningsmönster. Om man tänker sig att man monterar en rundstrålande antenn på en 4G router så har den ett strålningsmönster som är som en ballong och den har möjlighet att kommunicera lika bra med basstationer i alla riktningar, horisontellt som vertikalt då strålningsmönstret är som en ballong.
En riktad antenn har per definition ett annat strålningsmönster, det är riktat som du hör av namnet. För en mastmonterad antenn kan vi välja att inte rikta strålningen bakåt utan bara framåt i antennens strålningsriktning, den här kategorin av riktantenner utgörs av yagiantenner och logperiodiska antenner till exempel.
För en rundstrålande antenn kan vi inte välja att inte rikta strålningen i en riktning, det skulle inte vara lämpligt med tanke på hur vi vill montera antennen. Istället måste vi satsa på att göra ballongformen hoptryckt sett från sidan. Strålningsmönstret blir som en komprimerad ballong som vi trycker ihop uppifrån och nedifrån, det är på det sättet vi når riktverkan. Det innebär att antennen kommer att stråla kraftigare i vissa riktningar, och svagare i vissa riktningar, jämfört med en rundstrålande antenn. Sätter vi en sådan antenn på ett fordon kan vi anta att vi kommer att komma i kontakt med basstationen bättre än med en rundstrålande antenn. Men detta fungerar bara så länge basstationen är i rätt riktning horisontellt, helst på samma höjd över havet. Om basstationen befinner sig på en annan höjd än antennen då får vi sämre förutsättningar än med en rundstrålande antenn. Så här ser det ut i verkligheten:
Montera antennen högt -och problemen ökar
Som ni kanske hört tidigare så kan antenner monteras högt för att nå längre, och höga placeringar är ofta bra för räckvidd, men kan ge oväntade problem i de fall man använder en rundstrålande antenn med hög förstärkning. I det här fallet tänker vi en LoRaWAN basstation som monteras på ett tak. Dess antenns strålningsmönster kommer att ta emot signalen i ett område som ser ut som det smala området sett från sidan som ni ser i skissen ovan. Det här gör att enheter som placeras nära kommer att hamna i antennens vertikala “döda zon”. Antenner med hög förstärkning (tänk 8–12 dBi) som är rundstrålande kan ge en smal vertikal lob och dess signal “skjuter över” närliggande noder vilket kan göra att man får sämre mottagning i onödan.
Förlora inte det du vinner
Det man initialt vinner med en antenn med hög antennvinst kan alltså förloras om monteringen är fel för sitt syfte. Tre andra saker att tänka på är att rundstrålande antenner på marknaden skall ange antennförstärkning i dBi, undvik termer som Marine dB, som är en ren marknadsföringsterm. Om antennen har hög förstärkning, är rundstrålande men ser ovanligt kompakt ut, ja om det känns ”för bra för att vara sant” så är det säkert det. Ett sista tips, mycket av antennens förstärkning kan förloras i antennkabeln genom dämpning. Så en lång, dålig och dämpande kabel till en rundstrålande antenn med hög förstärkning, kan lätt bli två dåliga kombinationer. Det du då får är en antenninstallation som är begränsad i sitt användningsområde och med dåliga prestanda.
Åter till det antenntest vi inledde med. Den 14 dBi magnetfotantenn vi testade var den mest ojämna antennen prestandamässigt, ibland var den bättre än andra antenner och ibland var den sämre än andra antenner. Ojämna prestanda och tveksam konstruktion gör därför att vi avråder från denna antennkonstruktion.
Ofta kan du uppnå ett antal dBs förbättring om du placerar antennen högt och fritt, mellan 10-20 dB i vissa fall. Satsa därför på en bra antennplacering framför en magnetfotsantenn med hög förstärkning, det finns bättre lösningar än 75 cm långa antennspröt. De må se ståtliga ut men de lämnar föga tillskott till prestanda.
Vill du veta mer?
Vi har jobbat med antenner många år och hjälper dig gärna vidare. Vi tittar gärna på dina behov och kommer med skräddarsydda rekommendationer. Kontakta oss för mer info!Du når oss via chatten, på telefon 08-659 43 00 eller genom att fylla i dina kontaktuppgifter nedan.