CompTek – Jak vybrat správnou anténu pro základnovou stanici

Při výběru zařízení s anténou-napáječem (AFD) mnozí vycházejí z rozšířeného, ​​ale mylného názoru, že čím vyšší zisk antény, tím nižší útlum v kabelech a přechodech, tím lépe. To platí pro tradiční typy rádiových systémů, ale pro širokopásmové systémy CSMA/CA to neplatí vůbec. jaký je v tom rozdíl? Tradiční systémy pracují v ustáleném stavu: vysílač neustále vysílá nosnou frekvenci, proto má přijímač možnost po klidném generování signálu AGC nastavit takovou minimální úroveň zisku, aby nedocházelo k rušení a užitečný signál byl stále zachován. dostatečně silný. Za těchto podmínek, čím silnější je užitečný signál, tím více můžete „rozdrtit“ rušení. Vše je jednoduché a přehledné. Systémy CSMA/CA vyžadují velmi pečlivý výběr zisku ADF, aby fungovaly efektivně. To je určeno důvody, které budou popsány níže. Zhruba řečeno, systémy s CSMA/CA jsou ve třech hlavních stavech – vysílají paket, poslouchají vzduch, přijímají paket od svého korespondenta. První stav je pochopitelný a tradiční: čím silnější je přenášený signál, čím vyšší je úroveň rušení v přijímacím bodě, tím menší je pravděpodobnost poškození již odeslaného paketu. Poslední dva stavy pro zařízení jsou technicky shodné. Přijímač přijímá existující signál a v tuto chvíli nemůže začít vysílat svůj paket, i když se nejedná o signál od jeho korespondenta, ale o rušení. Toto je princip sdílení frekvenčního zdroje: někdo pracuje někde poblíž – nezasahujte! Rozhodnutí přijímače, zda „zavřít nebo ne“, závisí na celkové citlivosti přijímacího systému. Během pauzy mezi užitečnými signály je přijímač nucen nastavit maximální možnou citlivost a jediný způsob, jak zajistit, aby přijímač rušení neslyšel, je snížit zisk AFU pro rušení. To je zvláštnost a rozpor CSMA/CA systémů v rádiovém prostředí: abyste měli silnější signál při vysílání, musíte mít co největší zisk AFU, a aby se snížil vliv rušení při příjmu, musíte snížit zisk AFU. Důsledkem poškození vysílaného signálu v přijímacím bodě je ztráta paketu, důsledkem přítomnosti rušení v intervalu mezi pakety nemožnost přenosu, systém se zastaví. V druhém případě se pakety neztratí, ale rychlost systému může klesnout na extrémně nízké hodnoty. To znamená, že i když jste dovedli AFU k dokonalosti a signál vašeho vysílače ještě mnoho kilometrů „drncal“ poté, co dorazil k adresátovi, nedosáhli jste optimálního fungování vašeho systému, nebrali jste v úvahu druhou straně problému je vaše úsilí marné — přenosová rychlost bude s největší pravděpodobností minimální.

Co dělat?

Vždy pamatujte: dělejte to, co byste chtěli, aby dělali ostatní. Vytvářejte co nejméně rušení pro ostatní. Vždy pamatujte: pasivní AFU je reverzibilní: zisky pro příjem a vysílání jsou stejné (pokud nejsou nainstalovány směrové vazební členy). Najděte kompromis v zesílení AFU: zesílení by mělo být takové, aby poměr signálu k šumu byl o něco vyšší než úroveň, při které přijímač tohoto zařízení poskytuje maximální spolehlivost příjmu informací. „Trochu“ je zisková rezerva pro změny povětrnostních podmínek a pro užitečný signál, který překročí místní rušení o požadovanou úroveň pro daný systém. Snižte množství šumu na vstupu přijímače, aniž byste změnili celkový zisk AFU. To lze provést několika způsoby. Rušení můžete vyladit frekvencí, můžete vyladit směrem, můžete vyladit polarizací. Je lepší dělat to všechno najednou. Jiné alternativy neexistují. Podívejme se na to podrobněji. Úplně první a přímočaré řešení, ale na první pohled zvláštní: nainstalovat vysokoziskovou anténu a kabel s vysokým útlumem tak, aby byly splněny požadavky bodu 2. Vysoký zisk antény je spojen se zúžením jejího vyzařovacího diagramu. A čím užší je vyzařovací diagram, tím méně směrů, ze kterých je rušení sbíráno, tím nižší je jeho celková úroveň a tím menší je pravděpodobnost, že narazí na zdroj rušivého signálu. Rušení je potlačeno, užitečný signál je zesílen. Zbývá pouze neutralizovat přebytečný zisk kabelovým útlumem. Vezměte v úvahu rozdíl v šířce vyzařovacího diagramu antény ve vertikální a horizontální rovině. Parabolické antény a antény s vlnovým kanálem mají malý rozdíl v šířce vzorů. Některé speciální antény mají v jedné rovině úzký vyzařovací diagram a v druhé široký. Mezi tyto antény patří FA-20, sfázovaná anténa. V horizontální rovině má šířku vyzařovacího diagramu srovnatelnou s odpovídající charakteristikou reflektorové 23dB parabolické antény a ve vertikální rovině má podstatně větší šířku. Díky tomu má tato anténa nižší zisk (17-20 dB) a často nevyžaduje potlačení nadměrného zisku a má menší rozměry. Vzhledem k tomu, že potlačení interference je mnohem účinnější v azimutu (v horizontální rovině) spíše než v elevaci (ve vertikální rovině), lze tyto vlastnosti antény FA-20 efektivně využít, pokud není požadován vysoký zisk. FA-20 navíc nemá zadní a boční laloky vyzařovacího diagramu v zadní polokouli, což umožňuje zcela se zbavit rušení z těchto směrů a používat antény tohoto typu v těsné blízkosti zdrojů rušení. Široký vyzařovací diagram ve vertikální rovině umožňuje zbavit se antény mířící pod elevačním úhlem. Vyberte polarizaci záření. Pokud jste dokončili předchozí kroky a rušení přetrvává, zkuste změnit polarizaci záření otočením obou (!) antén o 90 stupňů. To platí pouze pro antény se symetrickými vyzařovacími diagramy v různých rovinách, jinak můžete ztratit více kvůli rozšíření vyzařovacího diagramu v horizontální rovině. Vylaďte rušení podle frekvence. Tato akce se provede po dokončení předchozích kroků. Změnou písmene frekvence změřte kvalitu kanálu. Při výběru místa instalace antén buďte opatrní. Antény by měly být instalovány co nejdále od ostatních vysílacích antén, zejména antén podobných širokopásmových systémů. Aktivní prvky antény by neměly být umístěny v zarovnání hlavních laloků vyzařovacího diagramu jiných antén nebo jejich napájení. Vyvážení systému znamená dosažení stejného zisku AFU na každé straně systému. Tento požadavek vyplývá z doporučení odstavce 3. Pokud se toto doporučení použije na zvážení každého z AFU spárovaných s možným zdrojem rušení, lze pochopit, že pro stejný zdroj rušení budou podmínky méně příznivé pro AFU s vysokým ziskem, i když obecně bez zohlednění rušení účtu, požadavek odstavce 3 na systém byl obecně splněn. Záměrné nevyvážení systému je nutné, když zdroj (zdroje) rušení není symetricky umístěn vzhledem ke stranám vašeho systému.

Nuance

1. Vyzařovací diagram ve vertikální rovině všesměrové 11 dB antény
2. Směrový obrazec ve vertikální rovině anténního systému postaveného ze sektorových antén SFA-15.

1. Je třeba mít na paměti, že čím více antén k rozbočovači připojíte, tím menší bude výsledný zisk v každém směru. Pokud je například jako rozbočovač použit koaxiální T-kus, pak s přihlédnutím k jeho symetrii můžeme dojít k závěru, že signál přicházející na kterýkoli ze vstupů T-kusu je rozdělen na polovinu mezi další dva výstupy, tzn. je zeslaben faktorem dva (3dB).
2. Zvláštností použití několika antén v blízkém poli je to, že na vzdálenost několika metrů stačí boční záření z anténních zdrojů, aby mohly vzájemně interagovat. V tomto případě diagram záření neodpovídá diagramu záření ve vzdálené zóně. V důsledku toho musí být antény, jako jsou vlnové kanály a zrcadlové antény, pokud pracují ve stejném nebo podobném frekvenčním rozsahu, namontovány na různých stožárech a rozmístěny ve vzdálenosti více než 5 metrů. Při umístění všesměrové antény s vertikální polarizací a směrových antén na stejný stožár je užitečné instalovat směrové antény v režimu horizontální polarizace. Antény typu FA-20 a další podobná sfázovaná pole s kompletním stíněním zadní polokoule lze instalovat na stejný stožár v těsné blízkosti sebe (Příklad instalace antén pro šestisektorovou BS).
3. Zvláštnosti použití antén pro komunikaci mezi okny jsou takové, že komunikační objekty jsou zpravidla umístěny na různých podlažích, to znamená na různých úrovních a ne naproti sobě. Musí být splněny následující požadavky:
   • použití antén s širokým vyzařovacím diagramem (a tedy nízkým ziskem)
   • instalace antén v blízkosti aktivního zařízení pro zkrácení kabelu
   • instalace vnitřní antény
   • minimální zisk antény v zadní polokouli pro snížení vlivu zdrojů rušení umístěných v interiéru.
4. Výpočet potřebné energie soustavy. Jak čtenář pochopil z předchozího, pro normální optimální fungování systému je nutné velmi jasně vypočítat energii trasy. Navíc je důležité to se zesílením nepřehánět ani podceňovat. Při výpočtu je nutné vzít v úvahu mnoho parametrů antén, kabelů, přechodů a charakteristik aktivního zařízení. V tomto případě se neobejdete bez kvalifikované pomoci odborníků. Kromě toho vám pomohou vyřešit následující problémy:
5. S přihlédnutím k výšce antén a přítomnosti překážek v blízkosti rádiové cesty.
6. Výpočet vnitrosystémové elektromagnetické kompatibility (EMC).