استفاده از آنتن‌های خارجی (Outdoor) همواره با مشکلاتی همراه است که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

این آنتن‌ها در معرض شرایط جوی قرار دارند و همواره نیازمند تنظیم جهت هستند.

قرار گرفتن موانع و ساختمان‌ها بین آنتن فرستنده و گیرنده دریافت سیگنال را با مشکل مواجه خواهد کرد.

در صورت فرسوده بودن کابل‌کشی ساختمان نیاز به کابل‌کشی مجدد و گاهی روکار است.

تلفات ناشی از طول کابل آنتن به‌صورت مستقیم روی عدد نویز (N F) سیستم اثر می‌گذارد.

جابجایی آنتن برای ساکنان ساختمان‌های اجاره‌ای با مشکلاتی همراه است.


آنتن یک قطعه مخابراتی است که کار آن تبدیل سیگنال های الکتریکی به امواج الکترومغناطیسی در حالت فرستندگی و تبدیل امواج التکرومغناطیسی به سیگنالهای الکتریکی در حالت گیرندگی است. آنتن ها ساختارهای متنوعی دارند که با توجه به کاربردی که دارند این ساختار تعیین می‌شود.

یکی از ساده ترین ساختارهای ممکن برای یک آنتن، آنتن‌های سیمی هستند. معمولا در گیرنده‌ها هر آنتن به ازاء یک فرکانس مشخصی، به تشدید درآمده و به ازاء آن فرکانس، ولتاژ ماکزیمم مشخصی تولید می‌نماید.
هرگاه طول آنتن متناسب با طول موج دریافتی باشد، موج کاملا در آنتن قرار می‌گیرد و اصطلاحا می‌گویند آنتن رزنانس شده و یا به تشدید در آمده است یعنی آنتن با موج رسیده هماهنگ شده است و در این حالت ولتاژی که به آنتن رسیده، حداکثر است.
آنتن های هوایی به دو نوع ثابت و گردان تقسیم می شوند. در صورتی که منطقه مورد نظر تحت پوشش امواج قوی مخابراتی باشند می توان از آنتن ثابت برای دریافت تمام سیگنال ها استفاده کرد. آنتن گردان برای مناطقی طراحی گردیده است که به راحتی نمی توانند انواع سیگنال ها را دریافت نموده و آنتن می بایست برای دریافت طیف امواج مختلف، حرکت کند. این آنتن ها با یک منبع تغذیه، به برق متصل می شوند تا موتور آن بتواند آنتن را حرکت دهد.

آنتن یک افزارهٔ مخابراتی است که کار آن تبدیل نشانک‌های الکتریکی به موج‌های الکترومغناطیسی در حالت فرستندگی و تبدیل موج‌های الکترومغناطیسی به نشانک‌های الکتریکی در حالت گیرندگی است. آنتن‌ها ساختارهای متنوّعی دارند که با توجّه به کاربردهایی که دارند، این ساختار تعیین می‌شود. یکی از ساده‌ترین ساختارهای ممکن برای یک آنتن، آنتن‌های سیمی می‌باشند. معمولاً در گیرنده‌ها هرآنتن به ازای یک بسامد مشخصی، به تشدید درمی‌آید و به ازای آن بسامد، ولتاژ بیشینهٔ مشخّصی را تولید می‌کند. هرگاه طول آنتنْ متناسب با طول‌موج دریافتی باشد، موج کاملاً در آنتن قرار می‌گیرد و به اصطلاح می‌گویند: ”آنتن تشدید شده است.“ یا ” آنتن به تشدید درآمده است.“ یعنی آنتن، با موج رسیده هماهنگ شده است و در این حالت ولتاژی که به آنتن رسیده، بیشینه می‌باشد.

البتّه نیازی نیست که طول آنتن حتماً با طول‌موج رسیده کاملاً برابر باشد؛ زیرا برای رفع این مشکل، القاگری را همراه یک یا دو خازن متغیّر به آنتن می‌افزایند تا حالت تشدید را در آنتن پدید آورند.

آنتن تک قطبی (به انگلیسی: monopole antenna) نوعی آنتن است که به صورت میله‌ای است و در بالای یک صفحه رسانا قرار می‌گیرد و معمولاً نسبت به آن قائم قرار می‌گیرد. به صفحه مذکور صفحه زمین می‌گویند. پس منظور از زمین در این نوع آنتن‌ها، با زمین عرفی فرق دارد. منیع تغذیه در این نوع آنتن‌ها در بین میله و زمین قرار می‌گیرد و یک سر آن به میله و سر دیگر آن به زمین وصل می‌شود. این آنتن در مقابل آنتن دوقطبی قرار دارد که دارای دو میله است که منبع تغذیه بین آن دو میله قرار می‌گیرد.

طبق روش تصاویر ‏(en) این آنتن کارکرد آنتن دوقطبی به طول دو برابر این آنتن را دارد. به این صورت که موج از فضا یا مستقیماً به خود میله آنتن می‌خورد که گویی به نیمه بالایی در آنتن دوقطبی برخورد کرده است یا به زمین خورده و سپس به میله منعکس می‌شود که گویی به نیمه پایینی آنتن در آنتن دوقطبی برخورد کرده است.

مزین این آنتن نسبت به آنتن دوقطبی ابعاد کوجک تر آن است که باعث افزایش استفاده آن در موارد عملی شده است. این آنتن‌ها در اتوموبیل‌ها هم به کار می‌رود که در این حالت سقف اتوموبیل به عنوان صفحه زمین عمل می‌کند. بدیهی است که در این حالت میله آنتن کاملاً افقی قرار نمی‌گیرد.

آنتن های هوشمند

برای اینکه نسبت به سیستم آنتن هوشمند یک دید اولیه پیدا کنید، چشمانتان را ببندید و سعی کنید در حالی که یکی از دوستانتان در اطراف اتاق حرکت می کند با او صحبت کنید. درمی یابید که می توانید محل وی را (یا چند نفر را) بدون دیدنشان در اتاق تشخیص دهید. مهمترین علت آن عبارت است از آنکه: صدای شخصی را که صحبت می کند از طریق دو گوشتان، که سنسورهای صدای شما محسوب می شوند، می شنوید. صدا در دو زمان مختلف به گوش شما می رسد. مغز شما که یک پردازشگر سیگنال حرفه ای است، محاسبات زیادی را انجام می دهد تا همبستگی اطلاعات را با هم پیدا کرده و محل شخص صحبت کننده را پیدا نماید. مغز شما همچنین توان سیگنال صدای دریافتی از دو گوش را با هم جمع می کند. بنابراین صدا را در جهت مربوطه بلندتر از صداهای دیگر دریافت خواهید کرد. سیستم های آنتن تطبیقی هم همین کار را انجام می دهند، که در آن به جای گوش از آنتن استفاده شده است. ولی فرق این دو در آن است که آنتن ها، دستگاه هایی دوطرفه هستند و می توانند سیگنالی را در همان جهت که سیگنال اول دریافت کرده اند بفرستند. بنابراین با استفاده از «چند» آنتن می توان سیگنال را «چند» بار قوی تر دریافت و ارسال کرد.

نکته بعدی اینکه اگر چند نفر با هم صحبت کنند، مغز شما می تواند تداخل را حذف کرده و در یک زمان خاص روی یک مکالمه خاص تمرکز کند. سیستم های ارائه تطبیقی پیشرفته هم می توانند بین سیگنال مورد نظر و سیگنال های ناخواسته تفاوت قائل شوند.
اکنون به تعریف آنتن هوشمند نزدیک می شویم: یک سیستم آنتن هوشمند از چند المان با قابلیت پردازش سیگنال استفاده می کند تا تشعشع و یا دریافت را در پاسخ به محیطی که سیگنال در آن وجود دارد بهینه نماید .

 

سیستم آنتن هوشمند


در حقیقت، آنتن ها هوشمند نیستند بلکه سیستم آنتن ها هوشمند هستند. عموماً هنگامی که این سیستم ها در کنار یک ایستگاه پایه قرار می گیرند، آنتن هوشمند از یک ارائه آنتنی با قابلیت پردازش سیگنال دیجیتال برای ارسال و دریافت سیگنال به صورت حساس و تطبیقی استفاده می کند. به عبارت دیگر، چنین سیستمی می تواند به صورت اتوماتیک جهت الگو تشعشعی را در پاسخ به محیط سیگنال تغییر دهد. این مسئله به طرز شگفت انگیزی مشخصه سیستم بی سیم را بهبود می بخشد.

 

نقش آنتن در يك سيستم مخابراتي

 

آنتندر سيستم هاي مخابراتي بيشتر از تمام بخش هاي ديگر از معرض ديد دور مانده است. آنتندريچه اي است كه انرژي فركانسي راديويي را از فرستنده به دنياي خارج و از دنياي خارج به گيرندهكوپل مي كند. روشي كه طي آن انرژي به فضاي اطراف توزيع و از آن دريافت مي شود اثري بسيارجدي روي استفاده موثر از طيف، برقراري شبكه هاي جديد و كيفيت سرويس ايجاد شده از اين شبكهها دارد. به طور كلي دو نوع آنتن داريم: آنتن همه جهتي و آنتن يك جهتي.

 

آنتن هاييك جهتي

 

يك تك آنتن نيز مي تواند طوري ساخته شود كه در جهات مورد نظر دريافت و ارسال مشخصي داشتهباشد. با رشد روزافزون سايت هاي فرستنده، امروزه بسياري از سايت ها بخش هاي مشخصي را بهعنوان سلول براي خود انتخاب مي كنند. يك ناحيه با شعاع ۳۶۰ درجه به ۳ زير ناحيه ۱۲۰ درجهتقسيم و هر يك توسط يك روش انتشاري پوشش داده مي شود.
آنتنهاي هر بخش در يك محدوده مشخص «گين» بيشتري را نسبت به يك آنتن همه جهتي ايجادمي كنند. منظور از گين بهره خود آنتن است و اين به بهره هاي پردازشي كه در سيستم هاي آنتنهوشمند وجود دارد مربوط نمي شود. با اينكه آنتن هاي قرار داده شده در هر بخش استفاده از كانال راچند برابر مي كنند، ولي كماكان مشكل تداخل بين كانال ها را همانند آنتن هاي همه جهتي دارند.

 

آنتن هاي همه جهتي

 

از روزهاي اولي كه ارتباط بدون سيم شروع شد، از آنتن همه جهتي استفاده مي شد كه اين آنتن درهمه جهات سيگنال را به خوبي دريافت و منتشر مي كند. الگوي اين آنتن همه جهتي شبيه به قطراتآب است كه پس از برخورد يك جسم به آب، از سطح آب خارج مي شوند. در اين نوع آنتن به علت اينكه اطلاعاتي از محل قرار گرفتن كاربرها در دست نيست، سيگنال پراكنده مي شود و تنها درصدكوچكي از سيگنال به هر كاربر مي رسد.
با وجود اين محدوديت روش هاي همه جهتي سعي مي كنند اين مشكل را با زياد كردن توانتشعشعي سيگنال هاي ارسال شده رفع نمايند. در صورت وجود چند كاربر (يا چند منبع تداخل)مشكلات زيادي ايجاد مي شود زيرا سيگنال هايي كه به كاربر مورد نظر نرسند براي كاربران ديگر كه بهعنوان مثال در سيستم سلولي در سلول مجاور قرار دارند، تداخل ايجاد مي كنند. روش هاي همهجهتي راندمان طيف را كم كرده و استفاده مجدد از فركانس را محدود مي كنند. اين محدوديت ها باعثمي شود كه طراحان شبكه دائماً مجبور به اصلاح شبكه با هزينه هاي گران باشند. در سال هاي اخيرمحدوديت هاي تكنولوژي در مورد كيفيت، ظرفيت و پوشش سيستم هاي بي سيم باعث ايجاد تغييراتدر طراحي و قوانين آنتن در سيستم هاي بي سيم شده است.

 

سيستم آنتن هوشمند

 

در حقيقت، آنتن ها هوشمند نيستند بلكه سيستم آنتن ها هوشمند هستند. عموماً هنگامي كه اينسيستم ها در كنار يك ايستگاه پايه قرار مي گيرند، آنتن هوشمند از يك ارائه آنتني با قابليت پردازشسيگنال ديجيتال براي ارسال و دريافت سيگنال به صورت حساس و تطبيقي استفاده مي كند. بهعبارت ديگر، چنين سيستمي مي تواند به صورت اتوماتيك جهت الگو تشعشعي را در پاسخ به محيط سيگنال تغيير دهد. اين مسئله به طرز شگفت انگيزي مشخصه سيستم بي سيم را بهبود ميبخشد.

 

علت هوشمندي اين نوع آنتن ها

 

در مكان هايي كه تعداد كاربر، تداخل و پيچيدگي انتشار زياد مي شود، به سيستم هاي آنتن هوشمند نياز خواهد بود. هوشمندي سيستم ها به امكانات آنها براي پردازش سيگنال ديجيتال برمي گردد. ماننداكثر پيشرفت هاي مدرني كه در صنايع الكترونيك امروزي صورت گرفته است، فرمت ديجيتال از جهتدقت و انعطاف پذيري كاركرد چند مزيت دارد. سيستم هاي آنتن هوشمند سيگنال هاي آنالوگ (نظيرصوت) را گرفته و به سيگنال هاي ديجيتال تبديل و براي ارسال مدوله مي كنند و در سمت ديگر دوبارهآن را به سيگنال آنالوگ تبديل مي نمايند. در سيستم هاي آنتن هوشمند اين قابليت پردازش سيگنالبا تكنيك هاي پيشرفته (الگوريتم ها) تركيب شده و براي اداره وضعيت هاي پيچيده استفاده مي شوند.

 

 

اهداف و مزاياي يك سيستم آنتن هوشمند

 

دو هدف سيستم آنتن هوشمند،افزايش كيفيت سيگنال سيستمهاي راديويي و افزايش ظرفيت ازطريق افزايش استفاده مجدد ازفركانس صورت مي گيرد. گينسيگنال، ورودي چند آنتن با همتركيب مي شود تا توان موجود برايبرقراري سطح پوشش مورد نظربهينه شود.
متمركز كردن انرژي فرستاده شده بهسمت سلول، محدوده سرويسدهي و پوشش ايستگاه پايه را افزايش مي دهد. مصرف توان كمتر عمر باتري را بيشتر كرده و تلفنهمراه را كوچك تر و سبك تر مي كنند. مقاومت در برابر تداخل و نسبت سيگنال به تداخل را افزايشمي دهند. هزينه كمتر براي تقويت كننده، مصرف توان و قابليت اطمينان بيشتري را ايجاد خواهد كرد.

 

كاربرد تكنولوژي آنتن هوشمند

 

تكنولوژي آنتن هوشمند مي تواند به نحو موثري عملكرد سيستم بي سيم را بهبود بخشد و از نظراقتصادي نيز بسيار به صرفه است. اين تكنولوژي كاربران كامپيوترها، سيستم هاي سلولي و شبكههاي حلقه محلي بي سيم را قادر مي سازد كه كيفيت سيگنال، ظرفيت سيستم و پوشش را بسياربالا ببرند. كاربران معمولاً در زمان هاي مختلف، به درصدهاي مختلفي از كيفيت، ظرفيت و پوشش نيازدارند. در اصل سيستم هايي كه از نظر ساختار به راحتي قابل تغيير باشند، در دراز مدت بهترين و بهصرفه ترين راه حل ها محسوب مي شوند.
سيستم هاي آنتن هوشمند با اندكي تغيير، در تمام استانداردها و پروتكل هاي بي سيم قابل اعمالهستند.
قابليت انعطاف آنتن هوشمند تطبيقي اجازه خلق محصولات و خدمات بسيار سطح بالايي را مي دهد.آنتنهاي تطبيقي هوشمند به هيچ نوع مدولاسيون يا پروتكل برقراري ارتباط هوايي محدود نيستند.اين سيستم ها با تمام روش هاي مدولاسيون فعلي سازگار هستند. احتمالاً طيف بسيار وسيعي ازسيستم هاي ارتباطي بدون سيم از مزاياي پردازش مكاني برخوردار مي شوند، مثلاً سيستم هايسلولي با قابليت تحرك بالا، سيستم هاي سلولي با قابليت تحرك كم، كاربردهاي حلقه محلي بدونسيم، مخابرات ماهوراه اي و Lan هاي بدون سيم و به ويژه اينترنت بي سيم براي كامپيوترهاي قابلحمل. باور بسياري براين است كه پردازش مكاني، جاي تمام روش هاي موجود براي سيستم هاي بيسيم را خواهد گرفت.