O sistema de antena é um sistema composto por uma antena transmissora e uma antena receptora. O primeiro é um conversor de modo de transmissão que transforma a corrente de radiofrequência ou onda eletromagnética no modo de onda guiada em uma onda eletromagnética espacial no modo de onda difusa; o último é o conversor do modo de transmissão para sua conversão inversa.
Como uma antena transmissora para conversão de modo de onda viajando guiada em onda difusa e uma antena receptora para conversão de modo de onda difusa em modo de onda guiada I, exceto que a capacidade de carga de energia e a capacidade de suporte de tensão da antena de transmissão são muito maiores do que isso da antena receptora, ambos podem ser usados indistintamente e os parâmetros característicos básicos da antena permanecem inalterados, o que é chamado de teorema da reciprocidade. Outra função importante da antena é a concentração da energia das ondas eletromagnéticas, ou seja, quando usada como antena transmissora, a energia é concentrada na direção de transmissão enquanto reduz a energia nas outras direções; quando usado como uma antena receptora, mais energia pode ser interceptada das ondas que chegam na direção de recepção. Para ondas de entrada em outras direções, a energia de entrada é reduzida pelo cancelamento de fase. Esta é a diretividade da antena. Comparado com antenas não direcionais, o aumento na concentração de energia é chamado de ganho da antena. O significado estendido de diretividade da antena é o ganho negativo (atenuação) na direção de não comunicação, que pode ser usado para descrever outro índice de desempenho relacionado da antena, ou seja, a supressão de radiação do lóbulo lateral (interferência) da antena transmissora ou a interferência da onda de entrada na direção de não comunicação da antena receptora Inibição.
Definição e escopo do sistema de antena
No sistema de comunicação móvel, a antena de comunicação é o conversor do sinal do circuito do dispositivo de comunicação e da onda eletromagnética irradiada do espaço. Este artigo analisa principalmente a parte da antena de comunicação e o sistema de alimentação no sistema de comunicação móvel, que inclui principalmente a estação base / antena interna, cabos de alimentação relacionados e outros dispositivos de radiofrequência e serviços de instalação relacionados.
2. Descrição dos parâmetros de desempenho da antena da estação base
Índice General Electric
1. Faixa de frequência (faixa de frequência)
Banda de frequência de trabalho: Não importa a antena ou outros produtos de comunicação, ela sempre funciona dentro de uma determinada faixa de frequência (largura de banda), que depende dos requisitos do índice. Em circunstâncias normais, a faixa de frequência que atende aos requisitos de índice pode ser a frequência de operação da antena.
A largura da banda de freqüência de trabalho é chamada de largura de banda de trabalho. Geralmente, a largura de banda de trabalho de uma antena omnidirecional pode atingir 3-5% da frequência central, e a largura de banda de trabalho de uma antena direcional pode atingir 5-10% da frequência central.
2. Impedância de entrada
Impedância de entrada: A relação entre a tensão do sinal e a corrente do sinal na entrada da antena é chamada de impedância de entrada da antena. Geralmente, a impedância de entrada de uma antena de comunicação móvel é de 50Ω.
A impedância de entrada está relacionada à estrutura, tamanho e comprimento de onda operacional da antena. Dentro da faixa de freqüência de operação necessária, a parte imaginária da impedância de entrada é pequena e a parte real é bem próxima a 50Ω, o que é necessário para que a antena esteja em boa impedância casada com o alimentador.
3. Taxa de tensão da onda estacionária (VSWR)
Razão da onda estacionária de tensão: A razão da onda estacionária de tensão da antena é a razão do valor máximo para o valor mínimo do padrão de onda estacionária de tensão gerado ao longo da linha de transmissão quando a antena é usada como a carga de uma linha de transmissão sem perdas.
A relação da onda estacionária é causada pela superposição das ondas refletidas geradas pela energia da onda incidente transmitida para a extremidade de entrada da antena e não totalmente absorvida (irradiada). Quanto maior o VSWR, maior será o reflexo e pior será a correspondência. Em sistemas de comunicação móvel, a relação da onda estacionária geralmente deve ser inferior a 1.5.
4. Isolamento
O isolamento representa a proporção de um sinal alimentado a uma porta (uma polarização) de uma antena dupla polarizada que aparece na outra porta (outra polarização).
5. Intermodulação de Terceira Ordem (Intermodulação de Terceira Ordem)
Sinal de intermodulação de terceira ordem: refere-se ao sinal parasita após dois sinais estarem em um sistema linear, devido à existência de fatores não lineares, o segundo harmônico de um sinal e a onda fundamental de outro sinal são batidos (misturados).
A intermodulação é um fenômeno no qual duas ou mais frequências portadoras fora da banda de frequência são misturadas e caem na banda de frequência, resultando em uma diminuição no desempenho do sistema.
6. Capacidade de energia
Capacidade de potência: a capacidade de potência de uma antena refere-se à potência de RF contínua máxima que pode ser adicionada continuamente à antena dentro de um período de tempo especificado sob condições especificadas sem reduzir seu desempenho.
Índice de radiação espacial
7. Ganho
A razão entre a densidade do fluxo de potência irradiada da antena em uma direção especificada e a densidade máxima do fluxo de potência irradiada da antena de referência (geralmente uma fonte pontual ideal) na mesma potência de entrada;
O ganho da antena é usado para medir a capacidade de uma antena de enviar e receber sinais em uma direção específica. É um dos parâmetros importantes para selecionar uma antena de estação base. Quanto maior o ganho da antena, melhor será a diretividade, mais concentrada será a energia e mais estreito será o lóbulo.
8. Largura do feixe de meia potência horizontal / vertical (largura de meia potência do plano H / V)
No lóbulo principal do padrão de potência, o ângulo de largura do feixe entre dois pontos onde a potência de direção de radiação máxima relativa cai para a metade ou menos do que o 3dB máximo é chamado de largura do lóbulo de meia potência.
A largura do feixe de meia potência no plano horizontal é chamada de largura do feixe horizontal; a largura do feixe de meia potência no plano vertical é chamada de largura do feixe vertical.
9. Inclinação elétrica para baixo (inclinação elétrica para baixo)
O downtilt elétrico refere-se ao ângulo entre a direção de radiação máxima da superfície de radiação vertical da antena de comunicação e a antena normal.
As antenas de comunicação são classificadas em antenas de downtilt fixas e antenas ajustáveis eletricamente de acordo com se suportam o ajuste de downtilt elétrico: antenas de downtilt fixas referem-se a antenas de downtilt fixas produzidas pela formação da matriz de elemento radiante de antena em amplitude e fase de acordo com os requisitos de cobertura sem fio; e Antena eletricamente ajustável significa que a diferença de fase de diferentes elementos de radiação na matriz é alterada por uma unidade de deslocamento de fase para produzir diferentes estados de downtilt do lóbulo principal de radiação. Geralmente, o estado de downtilt de uma antena ajustável eletricamente está apenas dentro de uma certa faixa de ângulo ajustável.
10. Proporção da frente para trás
A proporção da frente para trás da antena refere-se à proporção da densidade do fluxo de potência na direção de radiação máxima do lóbulo principal (especificada como 0 °) para a densidade de fluxo de potência máxima perto da direção oposta (especificada como dentro da faixa de 180 ° ± 30 °) F / B = 10log (potência dianteira e traseira / potência traseira).
11. Supressão de lóbulo lateral e preenchimento zero (lóbulos laterais superiores de elevação e preenchimento nulo)
Supressão do lobo lateral: O lobo lateral do lobo principal na direção vertical (ou seja, a direção positiva do ângulo do zênite) é chamado de lobo lateral superior. Para a cobertura da antena da estação base, um certo downtilt mecânico é geralmente adotado para a antena no planejamento da rede. Isso pode fazer com que o primeiro lóbulo lateral superior da antena (ou dentro de uma certa faixa de ângulo) fique em uma posição horizontal ou até mais baixo do que a posição horizontal, o que pode facilmente causar interferência nas proximidades. Portanto, ele precisa ser suprimido, ou seja, a supressão do lobo lateral superior.
O lóbulo lateral superior não apenas desperdiça a energia irradiada pela antena, mas também interfere nas células adjacentes, especialmente nos prédios altos das células adjacentes. Portanto, o lóbulo lateral superior deve ser suprimido tanto quanto possível, especialmente o primeiro lóbulo lateral superior com maior energia.
Preenchimento do ponto zero: significa que o primeiro ponto zero do lóbulo lateral inferior é preenchido pelo design de formação de feixe no plano vertical da antena para melhorar a cobertura da área próxima da estação base e reduzir a zona morta e os pontos cegos da cobertura da área próxima.
12. Taxa de polarização cruzada (taxa de polarização cruzada)
A diferença entre o nível de potência da antena com a mesma recepção de polarização (o nível máximo de recepção) e o nível de potência da recepção de polarização diferente (o nível mínimo de recepção) dentro da largura de feixe de 3dB do padrão
13. Circularidade do mapa de direção (Circularidade)
A circularidade do padrão de uma antena omnidirecional se refere ao desvio do valor de nível máximo ou mínimo do valor médio no padrão do plano horizontal.
O valor médio se refere à média aritmética do valor em dB do nível no padrão do plano horizontal com o intervalo máximo não ultrapassando 5 °.
14. Polarização (polarização)
A direção do campo elétrico da onda eletromagnética irradiada pela antena é a direção de polarização da antena. Se a direção do campo elétrico da onda elétrica for perpendicular ao solo, a chamamos de onda polarizada verticalmente; se a direção do campo elétrico da onda elétrica for paralela ao solo, é chamada de onda polarizada horizontalmente; se a direção do campo elétrico da onda elétrica estiver em um ângulo de 45 ° com o solo, é chamada de polarização de + 45 ° ou -45 °.
3. Tipos de antenas de estação base de comunicação móvel
Existem muitos tipos e modelos de antenas de comunicação móvel. De acordo com seus cenários de aplicação, eles podem ser divididos em produtos de antena distribuída interna, produtos de antena de estação base externa e produtos de antena de embelezamento.
Ⅰ. Produtos de antenas internas distribuídas e de cobertura celular
1. Antena de teto
As antenas de teto são geralmente usadas em cenários de cobertura sem fio interna. De acordo com seus diferentes padrões de radiação, eles podem ser divididos em antenas de teto direcionais e antenas de teto omnidirecionais. As antenas de teto omnidirecionais podem ser divididas em dois tipos de teto monopolarizado e teto duplo polarizado.
2. Antena montada na parede
As antenas internas montadas na parede são produtos típicos de antenas de painel pequeno, usados principalmente em cenários de cobertura sem fio interna. De acordo com os diferentes métodos de polarização, eles podem ser divididos em monopolarizados e bipolarizados.
3. Antena Yagi
As antenas Yagi são usadas principalmente para transmissão de link e repetidores, com custo relativamente baixo e melhor relação de reflexão frontal e posterior em um plano bidimensional.
4. Log da antena periódica
As antenas log-periódicas são semelhantes às antenas Yagi. Elas são antenas bidirecionais de vários elementos com recursos de cobertura de banda larga e são usadas principalmente para retransmissão de link.
5. Antena parabólica
A antena parabólica é uma antena bidirecional de alto ganho que consiste em um refletor parabólico e uma antena central.
Ⅱ. Produtos de antena de estação base externa
1. Estação base omnidirecional
A antena da estação base omnidirecional é usada principalmente para ampla cobertura de 360 graus e é usada principalmente para cenas rurais sem fio com cobertura esparsa.
2. Antena direcional da estação base
Antenas de estação base direcionais são atualmente as antenas de estação base totalmente fechadas mais amplamente utilizadas. Eles são divididos em vários tipos, incluindo: antenas de polarização vertical, antenas de polarização vertical e horizontal, antenas de polarização dupla ± 45 °, antenas multibanda, etc. De acordo com as diferentes formas de ajuste elétrico do ângulo de inclinação, pode ser dividido em fixo antena de ângulo de inclinação, antena de ajuste elétrico e também inclui antena de cluster de três setores.
3. Antena da estação base ESC
Antena eletricamente ajustável significa que a diferença de fase de diferentes elementos de radiação na matriz é alterada por uma unidade de deslocamento de fase para produzir diferentes estados de downtilt do lóbulo principal de radiação. Geralmente, o estado de downtilt de uma antena ajustável eletricamente está apenas dentro de uma certa faixa de ângulo ajustável. Existem ajustes manuais e ajustes elétricos RCU para ajuste da inclinação do ESC para baixo.
4. Antena inteligente
Usando unidades de radiação de polarização dupla para formar uma matriz direcional ou omnidirecional, uma matriz de antena que pode varrer o feixe em 360 graus ou em uma direção específica; As antenas inteligentes podem determinar as informações espaciais do sinal (como a direção de propagação) e rastrear e localizar o algoritmo inteligente da fonte do sinal e, com base nessas informações, o arranjo de antenas para filtragem espacial.
5. Antena multimodo
A principal diferença entre produtos de antena de estação base multimodo e antenas de estação base comuns é que eles integram mais de duas antenas de bandas de frequência diferentes em um espaço limitado. Portanto, o foco deste produto é eliminar a influência mútua entre as diferentes bandas de frequência (efeito de desacoplamento, grau de isolamento, interferência de campo próximo)
6. Antena multifeixe
Uma antena multifeixe pode produzir várias antenas de feixe nítido. Esses feixes pontiagudos (chamados feixes de elementos) podem ser combinados em um ou vários feixes de formato para cobrir o espaço aéreo específico. As antenas multifeixe têm três formas básicas: tipo de lente, tipo de superfície reflexiva e tipo de phased array.
Ⅲ. Antena ativa
Antenas passivas e dispositivos ativos são combinados para formar uma antena de recepção integrada.
Ⅳ. Embelezar a antena
1. Antena de embelezamento de cobertura interna
O processamento de embelezamento de diferentes produtos de antenas distribuídas internas não apenas resolve o problema da cobertura de sinal interna, mas também não destrói o layout da decoração de acabamento; cobertura interna geral e antenas de embelezamento são bonitas e pequenas na aparência e têm bons efeitos invisíveis. Eles são adequados para várias residências de alto padrão, shoppings, hotéis, hotéis, prédios de escritórios, hospitais e outros locais públicos.
A cobertura interna e as antenas de embelezamento podem ser divididas em antenas de embelezamento do tipo lâmpada de teto, antenas de embelezamento do tipo mural, tipo de exaustor e assim por diante.
2. Antena de embelezamento de cobertura externa
As antenas de embelezamento de cobertura externa destinam-se principalmente a produtos de aplicação de antena, como células e estações base. Sem aumentar a perda de propagação, a aparência da antena é camuflada e modificada através da aplicação de diversos materiais, estruturas e padrões, que não só embelezam a visão da cidade. O ambiente também reduz o medo e a resistência do público ao ambiente eletromagnético sem fio, ao mesmo tempo que prolonga a vida útil da antena e garantindo a qualidade da comunicação.
As antenas de embelezamento de cobertura externa podem ser divididas em: antenas de embelezamento de rua, antenas de embelezamento de sinalização, antenas de embelezamento de bola de vigilância, antenas de embelezamento de ar condicionado, antenas de embelezamento de pedras, antenas de embelezamento de alto-falante, antenas de embelezamento de árvore artificial Antenas, antenas de embelezamento de coluna quadrada, embelezamento de camaleão , antenas de embelezamento de torres de água, antenas de embelezamento de cerca, antenas de embelezamento de canos de escape, etc.
4. Componentes passivos do alimentador de comunicação móvel e outros
O sistema alimentador é conectado entre o transmissor, o receptor e a antena. O sistema de alimentação é usado principalmente para transmitir a potência de alta frequência do transmissor para a antena e transmitir o sinal de reflexão do alvo recebido pela antena para o receptor.
Além da estação base / antena da sala, o sistema de comunicação móvel também contém cabos alimentadores, dispositivos passivos (incluindo combinadores, filtros, POIs, etc.) e outros dispositivos de radiofrequência. Todos esses são componentes essenciais do sistema de comunicação.
1. Cabo alimentador RF
Os cabos de alimentação de RF podem ser divididos em cabos coaxiais semiflexíveis e cabos coaxiais semirrígidos; de acordo com seus diferentes modelos, eles podem ser divididos em 1/4 ", 3/8", 1/2 ", 5/8", 7/8 ", 1-1 / 4", 1-5 / 8 "e outros modelos de tamanhos diferentes, estes são usados principalmente para transmissão de sinal de radiofrequência interna e externa.
O cabo de radiofrequência dentro da antena de comunicação móvel também é um cabo de alimentação RF, que é usado principalmente para alimentação de conector de jumper, alimentação de rede de divisão de energia e correspondência de impedância de rede.
2. Combinador e divisor
O combinador é usado principalmente para combinar sinais de vários sistemas em um sistema de distribuição interno. Em aplicações de engenharia, o uso de um combinador pode fazer um conjunto de sistemas distribuídos internos trabalhar em diferentes bandas de frequência de comunicação ao mesmo tempo. Os combinadores usados em sistemas de comunicação móvel geralmente incluem combinadores de duas vias, combinadores de três vias, combinadores de quatro vias e assim por diante.
3. Filtro
A função do filtro é permitir que os sinais que requerem algumas frequências passem suavemente, enquanto os sinais de outras frequências são bastante suprimidos. Os filtros são geralmente divididos em filtros ativos e filtros passivos. O filtro de cavidade usado no sistema de comunicação móvel é geralmente o filtro de cavidade no filtro passivo. Suas principais características são: ampla cobertura de frequência, alta confiabilidade, boa estabilidade, correspondência de impedância de entrada e saída, fácil uso em cascata, amplitude in-band Características de frequência plana, baixa perda de inserção, alta supressão fora de banda, etc.
4. POI
Point Of Interface, uma plataforma de integração de vários sistemas. Usado principalmente para cobertura interna de grandes edifícios, como metrôs, centros de convenções e exposições, salas de exposições e aeroportos. O sistema usa um combinador de frequência e um combinador de ponte para combinar os sinais móveis de várias operadoras e vários formatos e introduzir um sistema de distribuição de alimentador de antena para atingir o objetivo de fazer uso total dos recursos e economizar investimento.
Para evitar interferências, o POI é dividido em duas plataformas, uplink e downlink, e os sinais de uplink e downlink são transmitidos separadamente. O POI serve como uma ponte que conecta os sinais doadores de comunicação sem fio e os sinais de cobertura distribuída (cabos e conjuntos de antenas com vazamento, etc.). Sua principal função é combinar e dividir os sinais de RF de uplink e downlink de cada operador e filtrar as bandas de frequência. O componente de interferência. A principal função da parte uplink do POI é coletar os sinais de telefones celulares de diferentes formatos e transmiti-los para o POI uplink através da coleta de antena e do alimentador. Depois que o POI detecta os sinais de diferentes bandas de frequência, eles são enviados para as estações base de diferentes operadoras. A principal função da parte do downlink do POI é sintetizar os sinais da portadora de vários operadores e diferentes bandas de frequência e enviá-los para o sistema de distribuição de antena da área de cobertura.
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