A propriedade básica de um perfeito refletor parabólico é que ele converte uma onda esférica, irradiando de uma fonte colocada em seu foco, em uma onda plana. De forma recíproca, toda a energia de uma fonte distante, recebida pelo prato, é refletida para um ponto único em seu foco. A posição do foco, ou distância focal, é dada pela fórmula:
D2 f = ⎯⎯⎯⎯
16 × c
onde D é o diâmetro do prato e c é a profundidade da parábola, em seu centro. O tamanho do prato é o fator mais importante, uma vez que ele determina o máximo ganho que pode ser conseguido para uma dada freqüência, assim como a largura do feixe resultante. O ganho e a largura de banda são dados por:
(π × D)2 Ganho = ————————— × n λ2 70 λ Largura do Feixe = —————— D
onde D é o diâmetro do prato e n sua eficiência. A eficiência é determinada primariamente pela efetividade da iluminação do prato por sua alimentação, mas também por outros fatores. A cada vez que o diâmetro do prato duplica, seu ganho é quatro vezes, ou 6 dB, maior. Caso ambas as estações dupliquem o tamanho de seus pratos, a intensidade do sinal pode ser aumentada em 12 dB, um ganho bastante substancial. Uma eficiência de 50% pode ser assumida quando a mesma é construída manualmente.
A razão f / D (distância focal / diâmetro do prato) é o fator dominante para o projeto da alimentação para o prato. Esta razão é diretamente relacionada com a largura do feixe de alimentação necessário para iluminar efetivamente o disco. Dois discos do mesmo diâmetro, mas com distâncias focais diferentes, requerem um projeto diferente da alimentação para que ambos sejam eficientemente iluminados. O valor de 0,25 corresponde ao plano-foco comum, no qual o foco está no mesmo plano que a borda do disco.
Amplificadores
Como mencionamos anteriormente, antenas não criam energia. Elas simplesmente direcionam toda a energia disponível dentro de um padrão particular. Usando um amplificador de potência, você pode usar uma fonte de corrente contínua para aumentar o sinal disponível. Um amplificador conecta-se entre um transmissor de rádio e a antena, e um cabo adicional o conecta a uma fonte de energia. Existem amplificadores que trabalham na faixa de 2,4 GHz e
podem adicionar vários Watts de potência em sua transmissão. Estes dispositivos detectam quando um rádio está transmitindo, ligando-se rapidamente e amplificando o sinal. Depois, desligam-se novamente ao final da transmissão. Na recepção, o mesmo acontece quando recebem o sinal da antena e o amplificam antes de enviá-lo ao rádio.
Infelizmente, adicionar amplificadores não irá, magicamente, resolver todos os seus problemas de rede. Não discutimos profundamente amplificadores neste livro porque há um número significativo de pontos negativos em seu uso:
• Eles são caros. Os amplificadores devem trabalhar com larguras de banda relativamente amplas em 2,4 GHz e devem ser capazes de comutar rápido o suficiente para trabalhar com aplicações Wi-Fi. Amplificadores assim existem, mas tendem a custar várias centenas de dólares por unidade.
• Você precisará no mínimo de dois. Enquanto antenas podem proporcionar um ganho recíproco, que beneficia ambos os lados de uma conexão, amplificadores funcionam melhor ao amplificar um sinal transmitido. Se você colocar um amplificador apenas do lado da conexão com ganho insuficiente de antena, ele provavelmente poderá ser ouvido, mas não poderá ouvir o outro lado da conexão.
• Eles não fornecem direcionamento adicional. A adição de ganho de antena beneficia tanto o ganho quanto o direcionamento do sinal em ambos os lados do link. Isto não aumenta apenas a quantidade de sinal, mas também a rejeição de ruído vindo de outras direções. Os amplificadores aumentam cegamente a intensidade dos sinais desejados e dos ruídos, podendo até piorar problemas de interferência.
• Amplificadores geram ruído para outros usuários da banda. Ao aumentar sua potência de transmissão, você cria uma fonte maior de ruído para outros usuários da banda livre. Isto pode não ser um problema muito grande hoje nas áreas rurais, mas pode causar grandes problemas em áreas populadas. Ao contrário, a adição de ganho de antena irá melhorar seu link e pode, de fato, reduzir o nível de ruído para seus vizinhos.
• Usar amplificadores pode ser ilegal. Cada país impõe limites de potência para o uso do espectro livre. A adição de uma antena para um sinal altamente amplificado pode fazer com que o link exceda os limites legais.
O uso de amplificadores é freqüentemente comparado com aquele vizinho sem consideração pelos demais, que quer ouvir seu rádio do lado de fora de sua residência e, para isto, coloca o volume no máximo. Eles podem até “melhorar” sua recepção apontando seus alto-falantes para o lado de fora de suas janelas. Enquanto ele pode, agora, ouvir seu rádio, toda a vizinhança é obrigada a fazer o mesmo. O que aconteceria se todos os vizinhos decidissem fazer o mesmo com os seus próprios rádios? Usar amplificadores em uma conexão sem fio pode causar problemas parecidos na banda de 2,4 GHz. Sua conexão pode até funcionar melhor no momento, mas você começará a perceber os problemas quando todos os outros usuários da banda decidirem fazer o mesmo.
Com o uso de antenas de maior ganho, ao invés de amplificadores, você evita todos esses problemas. Antenas custam bem mais barato que amplificadores e podem melhorar um link simplesmente com a troca da antena de uma das pontas. O uso de rádios de maior sensitividade e cabos de boa qualidade também ajuda significativamente em links de longa distância. Estas técnicas dificilmente causam problemas para outros usuários da banda e, assim, recomendamos seu uso antes da adição de amplificadores.