Hüzme Genişliği ve Işıma Diyagramı — Azimut ve Elevasyon Nasıl Okunur?

İki diyagram, iki bakış

Anten üreticileri ışıma diyagramını iki kesitle verir. Azimut diyagramı, antene yukarıdan bakıldığında yatay düzlemdeki ışımayı gösterir. Elevasyon diyagramı ise antene yandan bakıldığında dikey düzlemdeki ışımayı gösterir. Bu iki kesit birlikte, antenin üç boyutlu ışıma şekli hakkında fikir verir. Diyagramlar genellikle kutupsal koordinatlarda, merkezden dışa doğru artan dB değerleriyle çizilir ve tepe kazanç 0 dB referansına normalize edilir.

Diyagramı okurken ölçeğe dikkat etmek gerekir: logaritmik ölçekte 3 dB'lik düşüş görsel olarak küçük görünür ama gücün yarıya inmesi demektir; 10 dB'lik düşüş ise gücün onda birine inmesidir.

Hüzme genişliği ne demektir?

Hüzme genişliği (beamwidth), ışımanın tepe noktasından itibaren gücün 3 dB düştüğü iki nokta arasındaki açıdır. Bu nedenle yarım güç hüzme genişliği olarak da anılır. 60 derecelik yatay hüzme genişliğine sahip bir anten, merkez ekseninden 30 derece sağa ve sola sapıldığında gücün yarıya indiği anlamına gelir. Hüzme sınırının dışında da ışıma vardır; yalnızca daha zayıftır. Bu nedenle hüzme genişliği "kapsamanın bittiği yer" değil, "gücün belirgin biçimde azalmaya başladığı yer" olarak yorumlanmalıdır.

Yan loblar ve boşluklar

Gerçek antenler yalnızca ana lobdan ışımaz. Ana lobun yanında daha küçük yan loblar, arkasında bir arka lob ve bunların arasında ışımanın çok zayıf olduğu boşluklar (null) bulunur. Yan loblar istenmeyen yönlere enerji gönderir ve girişime neden olabilir. Boşluklar ise belirli açılarda kapsama deliği oluşturabilir. Yüksek kazançlı antenlerde ana lob daraldıkça yan lob yapısı daha belirgin hale gelir; montaj açısının dikkatli seçilmesi bu yüzden önemlidir.

Diyagram dosyaları ve predictive tasarım

Üreticiler antenlerinin ışıma diyagramlarını yalnızca veri sayfasında görsel olarak değil, tasarım yazılımlarının okuyabildiği dosyalar olarak da sağlar. Predictive tasarım yazılımları bu dosyaları kullanarak her noktada beklenen sinyal seviyesini hesaplar. Bu nedenle tasarımda doğru AP ve anten modelinin seçilmesi, montaj yüksekliğinin ve yönünün doğru girilmesi şarttır. Yanlış anten modeliyle yapılan bir tasarım, haritada iyi görünse bile sahada beklenen kapsamayı vermez. Harici antenlerde antenin hangi yöne baktığı, eğim açısı ve dönüşü de modele aynı doğrulukla girilmelidir.

3 dB, 6 dB ve 10 dB sınırları

Hüzme genişliği standart olarak −3 dB noktalarına göre tanımlanır, ancak tasarımda yalnızca bu sınıra bakmak yanıltıcı olabilir. Hüzme sınırının biraz dışında, örneğin −6 dB noktasında, sinyal hala kullanılabilir olabilir. Bazı tasarımcılar kapsama planlamasında −6 dB veya −10 dB açılarını da dikkate alır. Bu açılar, komşu AP'lere ne kadar enerji gideceğini ve hücreler arası örtüşmenin nasıl oluşacağını anlamak için faydalıdır. Diyagramda bu noktaları okuyabilmek, yönlü antenlerle yapılan tasarımın inceliklerinden biridir.

Ayrıca −3 dB sınırının, alıcıda gücün yarıya inmesi anlamına geldiği unutulmamalıdır; bu çoğu zaman bir modülasyon basamağı düşüşüne karşılık gelmez, yani kullanıcı hüzme sınırını genellikle hissetmez.

Montajın diyagrama etkisi

Üretici diyagramları çoğunlukla yansımasız ölçüm odalarında, antenin serbest uzayda olduğu koşullarda ölçülür. Sahada ise anten bir duvara, tavana, direğe veya metal bir yüzeye monte edilir. Metal yüzeyler ışımayı yansıtarak diyagramı bozabilir; antenin hemen yakınındaki kablo tavaları, havalandırma kanalları ve armatürler istenmeyen gölgeler veya yansımalar oluşturabilir. Bu yüzden montaj noktası seçilirken antenin önünde ve çevresinde engel bulunmamasına dikkat edilir. AP üreticilerinin montaj kılavuzlarında belirtilen asgari mesafeler bu nedenle önemlidir.

Dahili antenli AP'lerde diyagram

Dahili antenli AP'lerin de ışıma diyagramları vardır ve bunlar her bant için ayrı verilir. Aynı AP'nin 2,4, 5 ve 6 GHz diyagramları birbirinden farklı olabilir; bir bantta geniş, diğerinde daha yönlü bir yapı görülebilir. Bazı AP modelleri yüksek tavan veya duvar montajı için özel dahili anten seçenekleriyle gelir. Tasarımcının bu diyagramlara bakması, örneğin AP'nin tam altında mı yoksa biraz uzağında mı daha iyi sinyal verdiğini anlaması, AP yerleşim kararlarını iyileştirir.

Uygulamalı okuma örneği

Bir panel antenin veri sayfasında yatay hüzme genişliği 60 derece, dikey hüzme genişliği 30 derece olarak verilmiş olsun. Bu anten bir koridorun başına, koridor boyunca bakacak şekilde monte edildiğinde, yatay 60 derece koridorun genişliğini rahatça kapsar, dikey 30 derece ise koridor boyunca enerjiyi zeminle tavan arasında tutar. Aynı anten bir amfinin tavanına aşağı bakacak şekilde monte edildiğinde, 60 ve 30 derecelik açılar zeminde dikdörtgene yakın bir kapsama izi oluşturur; izin boyutu montaj yüksekliğiyle orantılı büyür. Bu basit düşünce, anten seçimini kapsanacak alanın geometrisiyle eşleştirmenin temelidir.

Kısa özet

Işıma diyagramı, bir antenin enerjiyi nereye gönderdiğinin haritasıdır. Azimut ve elevasyon diyagramları birlikte okunmalı, hüzme genişliğinin yanında yan loblar, arka lob ve boşluklar da değerlendirilmelidir. Diyagramlar serbest uzayda ölçüldüğü için montaj koşulları sahada şekli değiştirebilir; bu nedenle tasarım her zaman ölçümle doğrulanır.

Dikey diyagram ve katlar

Elevasyon diyagramı, çok katlı binalarda bir AP'nin üst ve alt katlara ne kadar enerji gönderdiğini anlamak için önemlidir. Geniş dikey hüzmeli antenler kat döşemesinden geçen sinyalle komşu katlarda da duyulur; döşemenin zayıflatması bunu sınırlar ama tamamen ortadan kaldırmaz. Kanal planı yapılırken katlar arası örtüşme bu diyagram ve ölçümle birlikte değerlendirilir, böylece üst üste gelen AP'lere aynı kanal atanmaz.

Sahada sık sorulan sorular

Hüzme genişliği dar olan anten her zaman daha mı iyidir? Hayır. Dar hüzme yüksek kazanç ve iyi kontrol sağlar, ancak kapsanacak alan geniş ise birden fazla anten gerekebilir ve hizalama hassasiyeti artar. Doğru hüzme genişliği, kapsanacak alanın açısına ve montaj mesafesine göre seçilir.

Diyagramlardaki dB değerleri mutlak sinyal seviyesi mi? Hayır, genellikle tepe kazanca göre normalize edilmiş göreli değerlerdir. Mutlak sinyal seviyesini hesaplamak için anten kazancı, iletim gücü ve yol kaybı birlikte değerlendirilir.

Tasarımda kullanımı

• Predictive tasarım yazılımları, üreticinin anten dosyalarını kullanarak kapsamayı bu diyagramlara göre hesaplar; doğru anten modelinin seçilmesi şarttır.
• Yönlü antenlerin hüzme genişliği, kapsanacak alanın genişliği ve montaj mesafesiyle eşleştirilmelidir.
• Dikey hüzme genişliği, montaj yüksekliği ile birlikte antenin altında kalan kapsama alanını belirler.
• Diyagramlar genellikle serbest uzayda ölçülür; montaj yüzeyi, metal yapılar ve kasalar gerçek şekli değiştirebilir.