Антенные системы

Качество и параметры антенно-фидерной подсистемы играют очень важную роль в работе системы радиосвязи, поскольку именно этими факторами в значительной степени определяется величина зоны радиопокрытия системы в целом.
Существует большой выбор антенн и вариантов построения фидерного тракта.
Рациональный подход к построению системы связи требует сбалансированности показателей по приему и передаче в направлениях от абонента на сайт и от сайта в направлении абонента. Понятие балансировки радиосистемы означает, что мощность передатчика должна быть такой, чтобы обеспечить такое же или немного лучшее покрытие, чем покрытие, ожидаемое от абонентской станции (портативной или мобильной в зависимости от того, на использование какого типа абонентского радиооборудования ориентирована эта система).

Например, не имеет смысла строить сайт с мощностью передатчика 150 Вт ЭМИ (эффективная мощность излучения), при работе для портативных радиостанции с штатной антенной и мощностью 5 Вт, так как в этом случае в удаленной зоне только портативная радиостанция будет "слышать" мощный сигнал от базового сайта, а сам сайт может и не «услышать» портативную радиостанцию. Т.е. зона связи будет определяться границами, в пределах которых портативная станция будет «добивать» до сайта. Таким образом, тратить средства на увеличение излучаемой мощности сайтового оборудования бессмысленно.

Антенно-фидерная подсистема может использоваться для того, чтобы сбалансировать радиочастотные характеристики системы связи.

Согласно условий распространения радиоволн, для увеличения радиопокрытия в два раза - мощность радиостанции должна быть увеличена в 4 раза.

Это означает, что, например, для удвоения радиуса области радиопокрытия необходимо штатную мощность передатчиков мобильного и базового оборудования 25 Вт увеличить до 100 Вт.
В этом случае, будет необходимо использовать более дорогие радиостанции с повышенной мощностью (либо применять дополнительные усилители; (масксимальная мощность автомобильных радиостанций NX-700(H) - 50 Вт)). В сайтовом оборудовании придется устанавливать дополнительные усилители мощности, использовать более мощные источники бесперебойного питания, применять дорогие элементы АФУ, систему охлаждения, которая должна быть построена так, чтобы рассеивать большее количество тепла, и, как результат, система будет потреблять больше электроэнергии.
Вместо всего вышеперечисленного более рационально использовать антенну с лучшими характеристиками. При ориентации системы преимущественно на работу с портативными радиостанциями, особенно важны параметры антенного тракта по приему, поскольку мощность портативных станций меньше.
Существуют два основных варианта исполнения базовых антенн:

• Антенны с круговой диаграммой направленности (коллинеарные антенны).

• Направленные антенны:
  • антенны типа "волновой канал" (YAGI) (ДН: 10° - 60° в горизонтальной плоскости, зависящей от усиления);
  • секторные антенны (например, 90° или 120° в горизонтальной плоскости).

В зависимости от конфигурации необходимой области покрытия, возможно использование всех вышеперечисленных антенн с наклоном или без.

Примеры:

Пример 1: Для использования на железнодорожном транспорте или автострадах.

В этих случаях, необходимо обеспечить покрытие вдоль магистрали (Рис. 5-19). В данном случае целесообразно использовать направленные антенны, ориентированные вдоль трассы. Таким образом, будет обеспечена устойчивая зона радио покрытия на протяжении всего маршрута движения.


Рис. 5-19. Вид сбоку: диаграмма излучения антенн вдоль дороги при построении мультисайтовой системы.

Пример 2: Покрытие территории предприятия с одним или двумя сайтами.
При покрытии предприятия одним сайтом системы NEXEDGE™ могут возникать проблемы. Это обусловлено условиями распространения радиоволн – застройки, дома, корпуса, цеха, железобетонные перекрытия, будут гасить сигнал и неизбежно появятся «мертвые зоны», где радиосвязь будет некачественной или пропадать вообще. Поэтому, рекомендуется учитывать этот момент при построении небольших систем связи.



Рис. 5-20. Вид сверху - пример покрытия территории с одной стороны

Для обеспечения полного покрытия, в данном случае, целесообразно использовать 2 сайта системы NEXEDGE™, расположенные в разных концах объекта с учетом взаимного перекрытия «мертвых зон». Это позволит обеспечить предприятие уверенной радиосвязью по всему периметру.



Рис. 5-21. Вид сверху - покрытие территории двумя сайтами и секторными антеннами

Для обеспечения более качественного покрытия внутри небольшой территории (например, если есть необходимость обеспечения надежной связи внутри зданий, в полуподвальных помещениях в пределах зоны и т.п.), можно использовать антенны с направленной вниз диаграммой направленности.

Антенны с направленной вниз диаграммой направленности могут быть реализованы с использованием направленных антенн Yagi или антенн с круговой диаграммой направленности. Рисунок ниже отображает антенную систему с наклонной диаграммой направленности с использованием антенны Yagi, настроенной таким образом, что ее диаграмма направлена вниз.



Рис. 5-22. Вид сбоку – использование антенны с направленной вниз диаграммой направленности

Пример 3: Радиоканал (RF) по оптоволокну (RFFO).

При затруднительном построении или невозможности создания мультисайтовой системы альтернативным техническим решением для обеспечения необходимого радиопокрытия является использование устройств передачи радиосигнала по оптоволокну. Система RFFO преобразует радиосигнал в оптический сигнал и передает его по оптоволоконным линиям на удаленный сайт. Там происходит преобразование оптического сигнала в радиочастотный сигнал и передача его в эфир. Такая система может работать в обоих направлениях: на прием и передачу.



Рис. 5-23. Передача радиосигнала по оптоволокну

От базовых станций радиочастотный сигнал поступает в комбайнер и направленные ответвители. Затем этот сигнал поступает на модуль преобразования радиочастотных сигналов в оптические сигналы.
Преимущество системы RFFO состоит в том, что при использовании одного сайта NEXEDGE™ можно обеспечить радиопокрытие таких крупных объектов как, например, аэропорт, большое многоэтажное административное здание, и др.
Так как радиосигнал ретранслируется и передается через оптоволокно с минимальными задержками и синхронизируется с передающим ретранслятором, то такая система выглядит для абонентов как односайтовая.
Недостатком этой системы является относительно высокая стоимость основного распределительного оптоволоконного модуля, линейных усилителей ретранслятора на каждой базовой станции, а также необходимость прокладки оптоволоконного кабеля.

В каждом конкретном случае необходим поиск наиболее экономически либо технически целесообразного варианта, исходя из существующих возможностей.