Системы связи

 
История и миссия компании
Лицензии и Сертификаты
Отзывы заказчиков
Публикации в СМИ
Фотогалерея
Вакансии

Адрес: 127055, Москва,
ул.Сущевская, д.9, стр.4

Тел: (495) 744-1070
Факс: (499) 972-4200

Email:
 info@rkk.ru


Схема проезда в офис
ООО 'Фирма РКК'
и Радиомузей РКК


 

Rambler's Top100

Яндекс




Базовые антенны KATHREIN для систем связи третьего поколения стандарта UMTS

В.Б. Громов, Ю.Н. Алехин, ООО "Фирма РКК",
 (журнал "Мобильные системы" №3 - 2001г.)

Сети третьего поколения стандарта UMTS диапазона 1900-2100 МГц характеризуются более широким набором современных услуг связи, включая радиотелефонную связь, высокоскоростную передачу данных вплоть до 2 Мбит/с, Интернет, а также мультимедийные услуги. Платформой для построения сетей 3-го поколения служит стандарт GSM.

Краткая характеристика антенн

Мы хотим предложить вниманию читателя новые антенны производства известной германской компании KATHREIN, сертифицированные в системе "Электросвязь" и предназначенные для обеспечения параллельного функционирования (cовместного или раздельного) сетей GSM и UMTS, как показано на приведенной схеме рис. 1.

  • антенны для GSM 900 / GSM 1800
  • антенны для UMTS
  • антенны для GSM 1800 / UMTS
  • антенны для GSM 900 / GSM 1800 / UMTS

Антенны 3-го поколения отличаются широким диапазоном параметров:

  • рабочие полосы частот соответствуют стандартам GSM, UMTS
  • ширина луча по горизонтали: 30° - 90° или 360°
  • коэффициент усиления: 7-22 dBi
  • поляризация: вертикальная, либо двойная наклонная: + 45°/-45°
  • регулируемый угол наклона луча (2°-12°) в вертикальной плоскости

Панельные антенны с двойной наклонной поляризацией (ХPol, XXPol) - преобладающая группа среди антенн нового поколения

Антенны с двойной наклонной поляризацией, или кроссполяризованные антенны, в настоящее время завоевывают ведущее положение на рынке антенн для базовых станций сотовой связи всех известных стандартов. Такая же тенденция наблюдается и для диапазона UMTS. Как известно [5], такая антенна состоит из двух, четырех или шести независимых дипольных систем, дающих наклонную к вертикали поляризацию: +45°, либо -45°. Эти дипольные системы симметрично расположены вдоль отражающего экрана. Распределение мощности между диполями и трансформация импедансов обеспечивается внутренней кабельной разводкой из миниатюрного коаксиального кабеля с малыми потерями. Внешний вид типичной кроссполяризованной антенны с двумя дипольными системами показан на рис.2 (справа). Для сравнения на том же рисунке слева показана обычная панельная антенна.

Выделим основные преимущества кроссполяризованных антенн:

  • Наклон плоскости поляризации на ± 45° от вертикали. Высокие значения кросс-поляризационного отношения во всем секторе углов, обеспечиваемое новыми запатентованными дипольными элементами.

  • Практически идентичные диаграммы направленности для +45°/-45° поляризаций.

  • Высокая развязка (>30 dB) между входами антенны с поляризациями +45°/-45°, благодаря применению запатентованных развязывающих элементов.

  • Высокая развязка (> 30 dB) между полосами рабочих частот в многодиапазонных антеннах.

  • Постоянство электрических характеристик при воздействии внешних условий. Дождь снег и обледенение не изменяют существенно такие параметры антенн, как КСВН, развязка, кроссполяризационное отношение.

  • Низкий уровень интермодуляционных искажений (не более -150 dBc для продуктов третьего порядка). Антенны тестируются в ходе конечных испытаний.

  • Низкие собственные потери антенн. Внутренняя разводка с помощью миниатюрных коаксиальных кабелей с малыми потерями позволила уменьшить длину антенны на 20 % по сравнению с антенной с печатной схемой разводки.

  • Превосходные механические характеристики. Наличие прочного корпуса из фибергласа без отверстий и щелей с герметизацией швов обеспечивают антенне высокую прочность, надежность и долговечность.

Регулируемый электрический наклон луча в вертикальной плоскости - важная особенность антенн нового типа.

Общеизвестно, что панельная антенна представляет собой совокупность излучателей (диполей), расположенных вдоль линии по всей длине антенны. Обычно диполи в панельной антенне запитываются синфазно с помощью распределительной кабельной системы. При этом максимум излучения антенны направлен перпендикулярно линейке излучателей, т.е. по горизонтали при вертикальной установке антенны. Если излучатели запитывать со сдвигом фазы, то, как известно, максимум излучения антенны будет отклоняться от горизонтального положения. Угол наклона будет зависеть от величины фазового сдвига между излучателями. Разность фаз между излучателями достигается использованием кабелей разной длины для каждого элемента. Электрический угол наклона характерен тем, что он остается постоянным во всем азимутальном секторе. При этом ширина луча в горизонтальной плоскости остается неизменной, в отличие от механического наклона. Для реализации регулируемого электрического наклона луча в антеннах KATHREIN 3-го поколения в кабельную разводку включены малогабаритные механические фазовращатели, позволяющие установить нужный фазовый сдвиг между излучателями, а значит получить требуемый угол наклона луча. Регулировочный механизм фазовращателей расположен на антенне в доступном месте: около разъемов, либо сзади антенны. Фрагмент антенны с регулировочным механизмом около разъемов показан на рис. 3

Оптимизация угла наклона.

Оптимальный угол наклона для конкретной антенны зависит от вида ДН в вертикальной плоскости, которая определяется длиной антенны. Цель наклона луча - ограничить напряженность поля вдоль линии горизонта и обеспечить требуемое покрытие. Принято считать, что приемлемое ограничение достигается, если уровень излучаемой мощности по линии горизонта ослаблен на 6 dB относительно максимума. Из диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости легко можно определить требуемый угол наклона луча, исходя из этого критерия. Но есть и второй момент, который также нужно учитывать при выборе оптимального угла наклона. Наряду с основным максимумом, диаграмма направленности панельной антенны в вертикальной плоскости содержит и боковые лепестки, число и направление которых зависит от количества диполей в антенне. Минимальное излучение по горизонтали достигается, когда минимум между главным лепестком и первым боковым лепестком точно ориентирован на горизонт. Если угол наклона луча специально не контролировать, то может оказаться ,что максимум первого бокового лепестка может совпасть с направлением на горизонт, что приведет к нежелательному увеличению излучаемой мощности в горизонтальном направлении.

Как известно, длина антенны определяется требуемым коэффициентом усиления. Чем выше коэффициент усиления, тем длиннее антенна и уже ширина ДН в вертикальной плоскости. Оценим величину оптимального наклона луча для антенн разной длины.

Короткие антенны (длина менее 500 мм)- ширина ДН в вертикальной плоскости около 70°

В этом случае оптимальный угол наклона будет лежать в пределах 50°, что соответствует снижению уровня излучаемой мощности на 6 dB относительно максимума. При таком угле наклона максимум излучения антенны будет направлен на землю. Поэтому для коротких антенн (длиной менее 500 мм) вертикальный наклон луча не практикуется.

Стандартные антенны ( длина около 1300 мм) - ширина ДН в вертикальной плоскости 13°

В этом случае первый ноль излучения (между главным максимумом и первым боковым лепестком) составляет около 8°, а максимум первого бокового лепестка - 19°. Поэтому оптимальный угол наклона луча должен находиться в этих пределах.

Длинные антенны(длина около 2,6 м) - ширина ДН в вертикальной плоскости 6,5°.

Для этих антенн первый минимум излучения составляет 3-4°, а максимум первого бокового лепестка - 8-9°. Поэтому оптимальные углы наклона луча лежат в пределах от 3 до 9° Подытоживая сказанное, отметим основные преимущества, которые дает электрический способ наклона луча:

  • Позволяет оптимально регулировать зону покрытия и уровень сигнала

  • Обеспечивает возможность реализации любого угла наклона (в пределах заданного сектора)

  • Регулировка угла в процессе работы:

    • нет необходимости в выключении станции;

    • при регулировке угла антенна остается в рабочем состоянии и в том же положении;

    • регулировочный механизм легко доступен и находится вблизи разъемов антенны;

    • не требуется специальный механический узел для наклона антенны;

    • регулировка угла становится менее трудоемким процессом, чем механический наклон антенны;

    • для регулировки не требуется специальный инструмент.

  • Реальная выгода от уменьшения количества типов антенн: одна антенна с регулируемым электрическим наклоном луча заменяет две-три обычные антенны.

  • Для реализации чрезмерно больших углов наклона возможно сочетание двух способов наклона луча: механического и электрического.

Разновидности антенн KATHREIN 3-го поколения

    Панельные антенны с двойной наклонной поляризацией (+45°/-45°)

    Рассмотрим основные группы указанных антенн. Для наглядности для каждой группы антенн приведена условная структурная схема, где указано количество автономных систем, диапазоны частот, тип поляризации и число входных разъемов.

  1. Многополосные антенны (XPol Multi-band), диапазон частот: 1710-2170 МГц
  2. Однополосные антенны UMTS (Xpol Single-band), диапазон частот:1900-2170 МГц) Рис. 4 (распределен среди позиций 1-5)
  3. Двухдиапазонные антенны (XXPol Dual-band), диапазон частот: 824-960 МГц / 1710-2170 МГц)
  4. Сдвоенные многополосные антенны (XXPol 2-Multi-band), диапазон частот: 1710-2170 MГц / 1710-2170 MГц
  5. Трехдиапазонные антенны (XXXPol Triple-band), диапазон частот: 824-960 МГц / 1710-1880 МГц / 1920-2170 МГц)

    Всенаправленные антенны с вертикальной поляризацией (Omni)

    Всенаправленные антенны, один из вариантов которых представлен на рис.5, подразделяются на следующие группы

  6. Двухдиапазонные антенны (VPol Dual-band), диапазон частот 870-960 МГц / 1710-1880 МГц
  7. Однополосные антенны (Vpol), диапазоны частот: 1710 - 1880 МГц; 1710-2170 МГц; 1920-2170 МГц

    Антенны с вертикальной поляризацией для помещений

    Их можно разделить на следующие типы

  8. Двухдиапазонные антенны (V Pol Indoor Dual-band), диапазон частот: 824-960 МГц / 1710-2170 МГц
  9. Многополосные антенны (V Pol Indoor Multi-band), диапазон частот: 1710-2170 МГц
  10. Однополосные антенны (V Pol Indoor Single-band), диапазон частот:1710-1900 МГц

На рис. 6 показан типичный образец малогабаритной антенны с вертикальной поляризацией для помещений.

Устройства распределения мощности для антенн Kathrein 3-го поколения

Особенности рассматриваемых антенн наложили определенные требования и на устройства распределения мощности. Компания KATHREIN предлагает свои клиентам следующее оборудование по распределению мощности между антеннами, а также между входами антенн:

Kомбайнеры (Рис. 7)

  • Двухдиапазонные комбайнеры (Dual-Band Combiner), диапазоны частот: 800-1000 МГц / 1700-2170 МГц; 1710-1880 МГц / 1920-2170 МГц

  • Трехдиапазонные комбайнеры (Triple-Band Combiner), диапазон частот: 880-960 МГц / 1710-1880 МГц / 1920-2170 МГц

Делители мощности с равным (splitter) и неравным (tapper) делением (Рис. 8)

  • Делители мощности с равным делением на 2/3/4 канала

  • Делители мощности с неравным делением на 2 канала (6/10/15 dB)

  • Двухдиапазонный делитель мощности с неравным делением на 2 канала (824-960 МГц / 1710-2170 МГц, 6-15 dB)

Указанное оборудование совместно с антеннами составляет единый комплекс антенно-фидерных устройств, обеспечивающих функционирование базовых станций сотовой связи нового поколения.

В заключение отметим, что многообразие типов и моделей рассматриваемых антенн не позоляют более детально их описать в данной статье. Поэтому авторы статьи с удовольствием ответят на все интересующие вопросы читателей, если они напрямую обратятся на фирму РКК.

Версия для печати  |  На уровень вверх

О компании | Новости | Каталог продукции | Услуги | Партнеры и поставщики | Контакты | Карта сайта