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




Антенны сотовой связи: новая продукция KATHREIN

В.Б. Громов, Ю.Н. Алехин, ООО "Фирма РКК"
(журнал "Мобильные системы" №3 - 2000г.)

Наверное мы выскажем банальную истину, если еще раз напомним, что эффективность, надежность и долговечность любой системы сотовой связи в значительной степени зависит от качества и надежности применяемых антенн. Эти элементы системы подвергаются самым жестким воздействиям климатических и механических факторов - работают в широком интервале температур, в условиях дождя, снега, обледенения, тумана, при сильном ветре. Агрессивные промышленные среды также вносят свою лепту в процесс разрушения антенн. При этом электрические параметры антенн не должны выходить за рамки технических условий. Вот почему при выборе антенн для сотовой связи оператор должен обращать особое внимание на механические и защитные свойства, влияющие на работоспособность антенн.

Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяют базовые антенны производства германской компании KATHREIN-Werke KG (далее - просто KATHREIN), продукция которой стоит того, чтобы рассказать о ней подробно.

Сначала несколько слов о самой компании, которая в 1999 году отметила свое 80-летие. Отделение профессиональных антенн KATHREIN было образовано в 1954 году и быстро стало ведущим подразделением компании. В настоящее время компания имеет четыре крупных предприятия в г. Розенхайм (Бавария), занятых в основном производством антенн. Фото одного из них показано на рис. 1.

Номенклатура продукции KATHREIN достаточно широка: базовые и мобильные антенны для сотовой связи, фильтры и комбайнеры, усилители и репитеры, антенны для теле- и радиовещания. Все оборудование отличается высоким качеством, что подтверждено международным сертификатом DIN ISO 9001/EN.

KATHREIN имеет восемь офисов по продаже своей продукции в Германии и 47 дочерних компаний, разбросанных по всему миру. Всего в KATHREIN работает свыше 3400 специалистов, из них 300 инженеров и техников заняты разработкой и проектированием новых антенн. Продукцию KATHREIN охотно покупают такие известные производители сотового оборудования, как Alcatel, Bosch, Ericsson, Italtel, Lucent, Motorola, Nokia, она поставляется более чем в 70 стран мира. В данной статье мы расскажем об антеннах базовых станций сотовых сетей связи, предлагаемых широкому кругу российских операторов.

Базовые антенны KATHREIN для сотовых сетей можно условно разделить на два больших класса: всенаправленные (Omni) и направленные (Panel). Базовые антенны выпускаются для работы в сетях сотовой связи стандартов NMT 450, AMPS, GSM 900, GSM 1800, CDMA, PCS и DECT.

Всенаправленные антенны

Общее количество моделей всенаправленных антенн KATHREIN достигает 40. Их можно разбить на группы по частотным диапазонам, соответствующим стандартам сотовых сетей: Omni 450 (370-470 МГц), Оmni 900 (806-960 МГц) и Omni 1800 (1710-2170 МГц).

Типичный внешний вид всенаправленной антенны, называемой также коллинеарной, показан на рис. 2. Антенна представляет собой комбинацию излучателей (полуволновых вибраторов, запитываемых синфазно), расположенных в линию внутри трубки из фибергласа, которая одновременно служит защитой от внешних воздействий.

В зависимости от количества вибраторов антенны могут иметь разную длину и, соответственно, коэффициент усиления от 2 до 11 dBi. Антенны выпускаются на разные уровни подводимой мощности - от 60 до 500 Вт. В качестве внешнего разъема используется, как правило, розетка типа N или 7-16.

Трубка из фибергласса герметично вставляется в основание из алюминия с защитным покрытием. Антенна крепится за основание к мачте с помощью специальных хомутов из нержавеющей стали. Надежное заземление антенны по постоянному току обеспечивается по всей ее длине медной шиной сечением не менее 22 кв.мм. Подобная конструкция антенн с малым отклонением от вертикали (малая деформативность) позволяет им легко выдерживать большие ветровые нагрузки при скоростях ветра до 200 км/ч. Прочное фиберглассовое укрытие обеспечивает работоспособность антенн при любых погодных условиях в диапазоне температур от -55*С до +60*С, а также в условиях воздействия агрессивных промышленных сред. Длительный опыт эксплуатации всенаправленных антенн KATHREIN подтверждает их высокую надежность и долговечность. Гарантированный срок службы коллинеарных всенаправленных антенн составляет не менее 15 лет.

Направленные антенны панельного типа

KATHREIN предлагает операторам сотовых сетей широкую номенклатуру панельных антенн, предназначенных для работы в разных частотных диапазонах. Это группы антенн Panel 450 (диапазон 380-512 МГц), Panel 900 (806-960 МГц), Panel 1800 (1710-2170 МГц), а также группа двухдиапазонных антенн Panel 900/1800 для диапазонов 860-960 МГц и 1710-1880 МГц, размещенных в общем кожухе.

Несмотря на все многообразие панельных антенн, конструктивно все они представляют собой систему вибраторов, расположенных над металлическим экраном, который служит рефлектором и участвует в формировании диаграммы направленности (ДН) антенны. Распределение подводимой мощности между вибраторами и соответствующая трансформация импедансов обеспечивается внутренней разводкой из гибкого коаксиального кабеля с малыми потерями. Используются кабели диаметром 0,085; 0,141 и 0,25 дюйма.

Вся конструкция заключена в прочный кожух из фибергласса. Места стыковки кожуха с экраном герметизированы, количество швов минимально. Конструкции и выбору материалов для кожухов панельных антенн инженеры KATHREIN уделяют особое внимание. Как результат - антенны KATHREIN славятся очень малой восприимчивостью к обледенению.

Типичный внешний вид панельной антенны показан на рис. З. В зависимости от модели антенна может иметь один, два или четыре внешних разъема (розетка типа N или 7-16), установленных либо с торца, как на рис. 3, либо с обратной стороны экрана. Панельные антенны имеют эффективное заземление - все металлические части соединены по постоянному току с экраном медной шиной сечением не менее 22 кв.мм. Правильный выбор материалов конструкции и оптимальное число внутренних соединений позволили существенно снизить уровень интермодуляционных искажений (до -150 dBc для продуктов 3-го порядка).

В зависимости от длины панельная антенна с тыльной стороны может иметь от одного до трех узлов крепления, с помощью которых она устанавливается на мачте, либо на вертикальной стене. Специальный крепеж позволяет фиксировать антенну в наклонном положении для обеспечения требуемого угла наклона луча (если это необходимо). Последняя разработка KATHREIN, панельные антенны с электрическим управлением углом наклона луча, не требуют механических узлов крепления, обеспечивающих наклон антенны.

Завершая описание конструкций панельных антенн, отметим, что их особенности и совершенная технология производства обеспечивают надежную работу антенн при любых погодных условиях, в широком диапазоне температур, при повышенных ветровых нагрузках. Фибергласовое укрытие, кроме того, надежно защищает антенну от ультрафиолетового излучения. Гарантированный срок службы антенн - не менее 15 лет.

Остановимся более детально на нескольких группах панельных антенн, пользующихся в настоящее время повышенным спросом у операторов сотовой связи

Eurocell Panel - группа антенн с линейной вертикальной поляризацией. Покупатель может выбирать из более чем 75 моделей антенн, различающихся шириной ДН в горизонтальной плоскости (65*, 90*, 105*,120* или 160*) с усилением от 6,5 до 18,5 dBi. В ряде моделей предусмотрен электрический наклон луча от 4,5* до 15*. Это достигается несинфазной запиткой излучателей с помощью внутренней кабельной разводки. Максимальная подводимая мощность антенн лежит в пределах от 350 до 500 Вт. Типичный рабочий диапазон частот 870-960 МГц, однако некоторые модели работают в расширенном диапазоне 806-960 МГц. В качестве опций поставляется крепеж для наклонного размещения антенн на мачтах.

Eurocell F-Panel - группа малогабаритных антенн с линейной вертикальной поляризацией. Эти антенны имеют запатентованную минимизированную излучающую систему, что позволило снизить глубину кожуха до 49 мм. Антенны могут размещаться на стенах зданий, не нарушая их внешнего вида. Предназначены для работы в диапазонах частот 872-960 МГц и 1710-1990 МГц. KATHREIN предлагает более 100 моделей антенн этой группы, различающихся по коэффициенту усиления (от 7 до 20 dBi), подводимой мощности (от 200 до 400 Вт), углу электрического отклонения луча (от 2* до 10*). Важной особенностью антенн Eurocell F-Panel является возможность реализации широкой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости - ширина ДН может достигать 200* без дополнительного субрефлектора.

Eurocell A-Panel - группа антенн с кросс-поляризацией (наклонной двойной поляризацией +45*/-45*). Эти антенны в настоящее время завоевывают лидирующее положение на рынке базовых антенн сотовой связи, привлекая к себе внимание операторов благодаря своим уникальным характеристикам и возможностям. Компании KATHREIN принадлежит первенство в разработке технологии двойной наклонной поляризации (XPol антенн).

Суть этой технологии поясним на примере рис. 4. XPol антенна состоит из двух независимых дипольных систем, дающих наклонную к вертикали поляризацию - одна на +45*, а другая на -45*. Эти диполи симметрично расположены вдоль отражающего экрана. Распределение мощности между диполями и трансформация импедансов обеспечивается кабельной разводкой с малыми потерями. Дополнительные элементы (на рисунке не указаны) формируют луч и обеспечивают развязку между входами системы. Принципиально важно то обстоятельство, что антенна может формировать два типа диаграмм в горизонтальной плоскости - с шириной основного лепестка 65*, либо 90*.

В отличие от вертикально поляризованной панельной антенны, где диполи расположены вертикально, в XPol антенне для формирования диаграммы шириной 65* используются развернутые на +45* и -45* от вертикали четыре пары сдвоенных диполей, образующих два ромба (рис. 4а), а для формирования диаграммы шириной 90* - две пары одиночных диполей, образующих два креста (рис. 4б). Обе конструкции полностью симметричны относительно средней линии экрана, что является главным условием симметрии диаграммы в горизонтальной плоскости. Благодаря этой технологии, удается достичь уровня развязки между входами системы не менее 35 dB, что позволяет XPol антенне работать в режиме дуплекса, где минимальная развязка должна быть не менее 30 dB.

KATHREIN предлагает более 20 модификаций XPol антенн с коэффициентами усиления от 9 до 18 dBi и шириной луча 65* или 90*. В ряде конструкций предусмотрен электрический наклон луча от 6* до 12*. Подводимая мощность антенн лежит в пределах от 300 до 500 Вт, рабочий диапазон частот 806-960 МГц.

Недавно компания KATHREIN впервые в мире начала производство XPol антенн и для диапазона 450 МГц, т.е. для сотовых сетей стандарта NMT 450. Преимущество таких антенн перед традиционными панелями состоит в том, что на базе каждой XPol антенны можно реализовать не только прием и передачу, но и разнесенный прием (Diversity Reception). Тем самым каждая XPol антенна фактически заменяет до трех традиционных панельных антенн, позволяя экономить посадочные места на антенных мачтах и наращивать число каналов на базовой станции без аренды дополнительных антенных сооружений.

Следующим важным этапом развития этой технологии явилось создание двухдиапазонных кросс-поляризованных антенн (XXPol), работающих в диапазонах частот 870-960 МГц и 1710-1880 МГц. Внешний вид такой антенны схематично представлен на рис. 5. Как видно из рисунка, XXPol антенна представляет собой комбинацию из диполей разной длины, настроенных на частоты 900 и 1800 МГц. Диполи сгруппированы определенным образом, образуя системы из ромбов и крестов. Применение сумматора мощности (комбайнера) позволяет подавать на антенны четыре независимых сигнала, используя всего два выходных разъема. В ряде модификаций, где сумматор отсутствует, имеется четыре выходных разъема.

Покупателям предлагается более 10 модификаций XXPol антенн с усилением от 12 до 18 dBi, шириной луча в горизонтальной плоскости 60* или 65* и подводимой мощностью до 600 Вт.

Представленные типы панельных антенн могут быть сгруппированы в сложные антенные системы для обеспечения требуемой формы ДН в горизонтальной плоскости.

Сертификационные испытания антенн

Важную роль в продвижении продукции KATHREIN на российский рынок должна сыграть сертификация выпускаемого ею оборудования, завершившаяся в конце 1999 года. Испытания продукции KATHREIN в системе сертификации "Электросвязь" были проведены аккредитованными испытательными центрами СОНИИР (Самара) и ГСПИ РТВ (Москва).

Схема сертификации предусматривала как испытания самих антенн, так и оценку качества и уровня технологии производства. В ходе сертификационных испытаний была организована зарубежная командировка специалистов-испытателей на предприятия KATHREIN-Werke KG при активном участии представителей ООО "Фирма РКК" как уполномоченного дистрибьютора продукции KATHREIN в России. Заводские испытания проводились на предприятиях-изготовителях с использованием имеющихся там средств измерений и испытательного оборудования, в частности, на антенном полигоне фирмы KATHREIN в г. Розенхайм.

Существенной особенностью указанных испытаний явилось большое число испытуемых образцов антенн (около 300 моделей). В процессе заводских испытаний проводились измерения в требуемых частотных диапазонах следующих параметров антенн:

  • коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН);

  • коэффициента усиления (КУ);

  • ширины ДН в вертикальной и (для направленных антенн) в горизонтальной плоскостях;

  • коэффициента неравномерности ДН (для всенаправленных антенн);

  • кросс

  • поляризационных характеристик.

Для проведения измерений указанных параметров использовалась специальная площадка, укомплектованная следующим оборудованием:

  • управляемым двухкоординатным позиционером с датчиками углов и штангой для установки испытуемой антенны;

  • оперативно управляемой вспомогательной антенной системой, содержащей комплекты антенн (антенных решеток) соответствующих диапазонов;

  • широкополосным анализатором, обеспечивающим измерение коэффициента передачи в тракте "вспомогательная антенна

  • испытуемая антенна" на заданных частотах;

  • контроллером, реализующим управление всем комплексом измерительных средств и оборудования;

  • персональным компьютером с принтером (плоттером), обеспечивающим обработку, фиксирование и протоколирование результатов измерений.

Измерения КСВН проводились на той же площадке с помощью панорамного измерителя КСВН и потерь, подключаемого ко входу испытуемой антенны. Для каждой из испытуемых антенн было получено представление ДН в графическом виде.

В результате на всю продукцию, прошедшую испытания, выданы сертификаты соответствия системы "Электросвязь" (рис. 6).

В заключение, отметим, что помимо коллинеарных антенн внимания операторов сотовых систем, несомненно, заслуживают антенны с кросс-поляризацией (XPol) на диапазон 450 МГц, двухдиапазонные антенны с кросс-поляризацией (XXPol) на 900 и 1800 МГц и самая последняя разработка - панельные антенны с дистанционно регулируемым углом наклона диаграммы направленности для диапазонов 900 и 1800 МГц. Кроме того, интерес для операторов сотовых систем могут представлять маломощные ретрансляторы для обеспечения связи в закрытых помещениях и другая продукция KATHREIN.

Естественно, о всей гамме продукции, выпускаемой компанией KATHREIN, невозможно рассказать в журнальной статье. Больше узнать о продукции KATHREIN вам помогут сотрудники ООО "Фирма РКК", которое является мастер-дистрибьютором по антеннам подвижной связи на территории России. Контакты с фирмой РКК на этапе проектирования сотовой сети поможет сэкономить время и повысить эффективность проектных работ. Кроме того, могут обсуждаться варианты поставок и оплаты оборудования, наиболее выгодные для заказчика.

Версия для печати  |  На уровень вверх

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