El sistema de antena es un sistema compuesto por una antena transmisora y una antena receptora. El primero es un convertidor de modo de transmisión que transforma la corriente de radiofrecuencia u onda electromagnética en el modo de onda guiada en una onda electromagnética espacial en el modo de onda difusa; este último es el convertidor de modo de transmisión para su conversión inversa.
Como antena transmisora para conversión de modo de onda viajera guiada a onda difusa, y antena receptora para conversión de modo de onda difusa a modo de onda guiada I, excepto que la capacidad de transporte de potencia y la capacidad de resistencia de voltaje de la antena transmisora son mucho mayores que eso de la antena receptora, ambos se pueden utilizar indistintamente, y los parámetros característicos básicos de la antena permanecen sin cambios, lo que se denomina teorema de reciprocidad. Otra función importante de la antena es la concentración de energía de ondas electromagnéticas, es decir, cuando se usa como antena transmisora, la energía se concentra en la dirección de transmisión mientras se reduce la energía en otras direcciones; cuando se utiliza como antena receptora, se puede interceptar más energía de las ondas entrantes en la dirección de recepción. Para las ondas entrantes en otras direcciones, la energía de entrada se reduce mediante la cancelación de fase. Esta es la directividad de la antena. En comparación con las antenas no direccionales, el aumento en la concentración de energía se denomina ganancia de antena. El significado ampliado de directividad de antena es la ganancia negativa (atenuación) en la dirección de no comunicación, que se puede utilizar para describir otro índice de rendimiento relacionado de la antena, es decir, la supresión de radiación del lóbulo lateral (interferencia) de la antena transmisora o la interferencia de la onda entrante en la dirección de no comunicación de la antena receptora. Inhibición.
Definición y alcance del sistema de antena
En el sistema de comunicación móvil, la antena de comunicación es el convertidor de la señal del circuito del dispositivo de comunicación y la onda electromagnética radiada desde el espacio. Este artículo analiza principalmente la parte de la antena de comunicación y el sistema de alimentación en el sistema de comunicación móvil, que incluye principalmente la estación base / antena interior, los cables de alimentación relacionados y otros dispositivos de radiofrecuencia y los servicios de instalación relacionados.
2. Descripción de los parámetros de rendimiento de la antena de la estación base
Índice de General Electric
1. Rango de frecuencia (rango de frecuencia)
Banda de frecuencia de trabajo: no importa la antena u otros productos de comunicación, siempre funciona dentro de un cierto rango de frecuencia (ancho de banda), que depende de los requisitos del índice. En circunstancias normales, el rango de frecuencia que cumple con los requisitos del índice puede ser la frecuencia de funcionamiento de la antena.
El ancho de la banda de frecuencia de trabajo se denomina ancho de banda de trabajo. Generalmente, el ancho de banda de trabajo de una antena omnidireccional puede alcanzar el 3-5% de la frecuencia central, y el ancho de banda de trabajo de una antena direccional puede alcanzar el 5-10% de la frecuencia central.
2. Impedancia de entrada
Impedancia de entrada: la relación entre el voltaje de la señal y la corriente de la señal en la entrada de la antena se denomina impedancia de entrada de la antena. Generalmente, la impedancia de entrada de una antena de comunicaciones móviles es de 50 Ω.
La impedancia de entrada está relacionada con la estructura, el tamaño y la longitud de onda operativa de la antena. Dentro del rango de frecuencia de operación requerido, la parte imaginaria de la impedancia de entrada es pequeña y la parte real está bastante cerca de 50 Ω, lo cual es necesario para que la antena tenga una buena adaptación de impedancia con el alimentador.
3. Relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR)
Relación de onda estacionaria de voltaje: La relación de onda estacionaria de voltaje de la antena es la relación entre el valor máximo y el valor mínimo del patrón de onda estacionaria de voltaje generado a lo largo de la línea de transmisión cuando la antena se utiliza como carga de una línea de transmisión sin pérdidas.
La relación de onda estacionaria es causada por la superposición de ondas reflejadas generadas por la energía de onda incidente transmitida al extremo de entrada de la antena y no completamente absorbida (radiada). Cuanto mayor sea el VSWR, mayor será el reflejo y peor será la coincidencia. En los sistemas de comunicaciones móviles, generalmente se requiere que la relación de ondas estacionarias sea inferior a 1.5.
4 Aislamiento
El aislamiento representa la proporción de una señal enviada a un puerto (una polarización) de una antena de doble polarización que aparece en el otro puerto (otra polarización).
5. Intermodulación de tercer orden (Intermodulación de tercer orden)
Señal de intermodulación de tercer orden: se refiere a la señal parásita después de que dos señales están en un sistema lineal, debido a la existencia de factores no lineales, el segundo armónico de una señal y la onda fundamental de otra señal son batidos (mezclados).
La intermodulación es un fenómeno en el que dos o más frecuencias portadoras fuera de la banda de frecuencia se mezclan y luego caen en la banda de frecuencia, lo que resulta en una disminución en el rendimiento del sistema.
6. Capacidad de energía
Capacidad de potencia: la capacidad de potencia de una antena se refiere a la potencia de RF continua máxima que se puede agregar continuamente a la antena dentro de un período de tiempo específico en condiciones específicas sin reducir su rendimiento.
Índice de radiación espacial
7. Ganancia
La relación entre la densidad de flujo de potencia radiada de la antena en una dirección especificada y la densidad de flujo de potencia radiada máxima de la antena de referencia (normalmente una fuente puntual ideal) a la misma potencia de entrada;
La ganancia de la antena se usa para medir la capacidad de una antena para enviar y recibir señales en una dirección específica. Es uno de los parámetros importantes para seleccionar una antena de estación base. Cuanto mayor sea la ganancia de la antena, mejor será la directividad, más concentrada será la energía y más estrecho será el lóbulo.
8. Anchura del haz de potencia media horizontal / vertical (anchura de haz de potencia media del plano H / V)
En el lóbulo principal del patrón de potencia, el ángulo de ancho del haz entre dos puntos donde la potencia de la dirección de radiación máxima relativa cae a la mitad o menos que el máximo de 3dB se denomina ancho del lóbulo de media potencia.
El ancho del haz de media potencia en el plano horizontal se denomina ancho del haz horizontal; el ancho del haz de media potencia en el plano vertical se denomina ancho del haz vertical.
9. Inclinación eléctrica hacia abajo (inclinación eléctrica hacia abajo)
La inclinación eléctrica hacia abajo se refiere al ángulo entre la dirección de radiación máxima de la superficie de radiación vertical de la antena de comunicación y la antena normal.
Las antenas de comunicación se clasifican en antenas fijas inclinadas hacia abajo y antenas ajustables eléctricamente de acuerdo con si admiten el ajuste eléctrico de inclinación hacia abajo: las antenas fijas inclinadas hacia abajo se refieren a antenas fijas inclinadas hacia abajo producidas al dar forma al conjunto de elementos radiantes de antena en amplitud y fase de acuerdo con los requisitos de cobertura inalámbrica; y Antena eléctricamente ajustable significa que la diferencia de fase de diferentes elementos radiantes en la matriz se cambia mediante una unidad de desplazamiento de fase para producir diferentes estados de inclinación hacia abajo del lóbulo principal de radiación. Generalmente, el estado de inclinación hacia abajo de una antena eléctricamente ajustable está solo dentro de un cierto rango de ángulo ajustable.
10. Relación de adelante hacia atrás
La relación de adelante hacia atrás de la antena se refiere a la relación entre la densidad de flujo de potencia en la dirección de radiación máxima del lóbulo principal (especificada como 0 °) y la densidad de flujo de potencia máxima cerca de la dirección opuesta (especificada como dentro del rango de 180 ° ± 30 °) F / B = 10log (potencia delantera y trasera / potencia trasera).
11. Supresión de lóbulos laterales y relleno cero (lóbulos laterales superiores de elevación y relleno nulo)
Supresión del lóbulo lateral: el lóbulo lateral del lóbulo principal en la dirección vertical (es decir, la dirección positiva del ángulo cenital) se denomina lóbulo lateral superior. Para la cobertura de la antena de la estación base, generalmente se adopta una cierta inclinación mecánica hacia abajo para la antena en la planificación de la red. Esto puede hacer que el primer lóbulo lateral superior de la antena (o dentro de un cierto rango de ángulo) esté en una posición horizontal o incluso más bajo que la posición horizontal, lo que puede causar fácilmente interferencias vecinas. Por lo tanto, debe suprimirse, es decir, supresión del lóbulo lateral superior.
El lóbulo lateral superior no solo desperdicia la energía irradiada por la antena, sino que también interfiere con las celdas adyacentes, especialmente los edificios de gran altura de las celdas adyacentes. Por lo tanto, el lóbulo lateral superior debe suprimirse tanto como sea posible, especialmente el primer lóbulo lateral superior con mayor energía.
Relleno de punto cero: significa que el primer punto cero del lóbulo lateral inferior se rellena mediante un diseño de formación de haz en el plano vertical de la antena para mejorar la cobertura del área cercana de la estación base y reducir la zona muerta y los puntos ciegos. de la cobertura del área cercana.
12. Relación de polarización cruzada (relación de polarización cruzada)
La diferencia entre el nivel de potencia de la antena con la misma recepción de polarización (el nivel de recepción máximo) y el nivel de potencia de la recepción de polarización diferente (el nivel de recepción mínimo) dentro del ancho del haz de 3dB del patrón.
13. Circularidad del mapa de direcciones (Circularidad)
La circularidad del patrón de una antena omnidireccional se refiere a la desviación del valor de nivel máximo o mínimo del valor promedio en el patrón de plano horizontal.
El valor medio se refiere a la media aritmética del valor en dB del nivel en el patrón del plano horizontal con el intervalo máximo que no excede de 5 °.
14. Polarización (Polarización)
La dirección del campo eléctrico de la onda electromagnética radiada por la antena es la dirección de polarización de la antena. Si la dirección del campo eléctrico de la onda eléctrica es perpendicular al suelo, la llamamos onda polarizada verticalmente; si la dirección del campo eléctrico de la onda eléctrica es paralela al suelo, se denomina onda polarizada horizontalmente; si la dirección del campo eléctrico de la onda eléctrica forma un ángulo de 45 ° con el suelo, entonces se llama polarización de + 45 ° o -45 °.
3. Tipos de antenas de estaciones base de comunicaciones móviles
Existen muchos tipos y modelos de antenas de comunicaciones móviles. De acuerdo con sus escenarios de aplicación, se pueden dividir aproximadamente en productos de antenas distribuidas para interiores, productos de antenas de estaciones base para exteriores y productos de antenas de embellecimiento.
Ⅰ. Productos de antenas de cobertura celular y distribuidas para interiores
1. Antena de techo
Las antenas de techo se utilizan generalmente en escenarios de cobertura inalámbrica en interiores. Según sus diferentes patrones de radiación, se pueden dividir en antenas de techo direccionales y antenas de techo omnidireccionales. Las antenas de techo omnidireccionales se pueden dividir en dos tipos de techo de polarización simple y de techo de polarización doble.
2. Antena de pared
Las antenas de pared para interiores son productos típicos de antenas de panel pequeño, que se utilizan principalmente en escenarios de cobertura inalámbrica en interiores. De acuerdo con los diferentes métodos de polarización, se pueden dividir en montados en la pared con polarización simple y con polarización doble.
3. Antena Yagi
Las antenas Yagi se utilizan principalmente para transmisión de enlaces y repetidores, con un costo relativamente bajo y una mejor relación de reflexión frontal y posterior en un plano bidimensional.
4. Registro de antena periódica
Las antenas log-periódicas son similares a las antenas Yagi. Son antenas bidireccionales de elementos múltiples con capacidad de cobertura de banda ancha y se utilizan principalmente para la retransmisión de enlaces.
5. Antena parabólica
La antena parabólica es una antena bidireccional de alta ganancia que consta de un reflector parabólico y una antena de alimentación central.
Ⅱ. Productos de antena de estación base para exteriores
1. Estación base omnidireccional
La antena de la estación base omnidireccional se utiliza principalmente para una cobertura amplia de 360 grados y se utiliza principalmente para escenas inalámbricas rurales con cobertura escasa.
2. Antena de estación base direccional
Las antenas de estación base direccionales son actualmente las antenas de estación base totalmente cerradas más utilizadas. Se dividen en múltiples tipos, que incluyen: antenas de polarización vertical, antenas de polarización vertical y horizontal, antenas de polarización dual ± 45 °, antenas multibanda, etc. Según las diferentes formas de ajuste eléctrico del ángulo de inclinación, se puede dividir en fijo antena de ángulo de inclinación, antena de ajuste eléctrico y también incluye antena de grupo de tres sectores.
3. Antena de estación base ESC
Antena eléctricamente ajustable significa que la diferencia de fase de diferentes elementos radiantes en la matriz se cambia mediante una unidad de desplazamiento de fase para producir diferentes estados de inclinación hacia abajo del lóbulo principal de radiación. Generalmente, el estado de inclinación hacia abajo de una antena eléctricamente ajustable está solo dentro de un cierto rango de ángulo ajustable. Hay ajustes manuales y ajustes eléctricos de RCU para el ajuste de inclinación hacia abajo del ESC.
4. Antena inteligente
Usar unidades de radiación de polarización dual para formar una matriz direccional u omnidireccional, una matriz de antenas que puede escanear el haz en 360 grados o en una dirección específica; Las antenas inteligentes pueden determinar la información espacial de la señal (como la dirección de propagación) y rastrear y localizar la fuente de la señal. Algoritmo inteligente y, en base a esta información, el conjunto de antenas para el filtrado espacial.
5. Antena multimodo
La principal diferencia entre los productos de antena de estación base multimodo y las antenas de estación base ordinarias es que integran más de dos antenas de diferentes bandas de frecuencia en un espacio limitado. Por lo tanto, el objetivo de este producto es eliminar la influencia mutua entre diferentes bandas de frecuencia (efecto de desacoplamiento, grado de aislamiento, interferencia de campo cercano)
6. Antena multihaz
Una antena de haz múltiple puede producir múltiples antenas de haz nítido. Estos haces afilados (llamados haces de elementos) se pueden combinar en uno o varios haces de forma para cubrir un espacio aéreo específico. Las antenas multihaz tienen tres formas básicas: tipo de lente, tipo de superficie reflectante y tipo de matriz en fase.
Ⅲ. Antena activa
Las antenas pasivas y los dispositivos activos se combinan para formar una antena receptora integrada.
Ⅳ. Embellecer la antena
1. Antena de embellecimiento de cobertura interior
El procesamiento de embellecimiento de diferentes productos de antenas distribuidas en interiores no solo resuelve el problema de la cobertura de la señal en interiores, sino que tampoco destruye el diseño de la decoración de acabado; Las antenas de embellecimiento y cobertura en interiores generales son hermosas y de apariencia pequeña y tienen buenos efectos invisibles. Son adecuados para varios residenciales de alta gama, centros comerciales, hoteles, hoteles, edificios de oficinas, hospitales y otros lugares públicos.
Las antenas de embellecimiento y cobertura de interior se pueden dividir aproximadamente en antenas de embellecimiento de tipo lámpara de techo, antenas de embellecimiento de tipo mural, tipo de extractor de aire, etc.
2. Antena de embellecimiento de cobertura exterior
Las antenas de embellecimiento de cobertura exterior están destinadas principalmente a productos de aplicación de antenas, como células y estaciones base. Sin aumentar la pérdida de propagación, la apariencia de la antena se camufla y modifica mediante la aplicación de diversos materiales, estructuras y patrones, lo que no solo embellece la visión de la ciudad El entorno también reduce el miedo y la resistencia del público al entorno electromagnético inalámbrico, al tiempo que prolonga la vida útil de la antena y garantizar la calidad de la comunicación.
Las antenas de embellecimiento de cobertura exterior se pueden dividir aproximadamente en: antenas de embellecimiento de farolas, antenas de embellecimiento de señalización, antenas de embellecimiento de bolas de vigilancia, antenas de embellecimiento de aire acondicionado, antenas de embellecimiento de rocallas, antenas de embellecimiento de altavoces, antenas de embellecimiento de árboles artificiales Antenas, antenas de embellecimiento de columnas cuadradas, antenas de embellecimiento de antenas , antenas de embellecimiento de torres de agua, antenas de embellecimiento de cercas, antenas de embellecimiento de tubos de escape, etc.
4. Componentes pasivos del alimentador de comunicaciones móviles y otros
El sistema de alimentación está conectado entre el transmisor, el receptor y la antena. El sistema de alimentación se utiliza principalmente para transmitir la potencia de alta frecuencia del transmisor a la antena y transmitir la señal de reflexión del objetivo recibida por la antena al receptor.
Además de la estación base / antena de la sala, el sistema de comunicación móvil también contiene cables de alimentación, dispositivos pasivos (incluidos combinadores, filtros, puntos de interés, etc.) y otros dispositivos de radiofrecuencia. Todos estos son componentes esenciales del sistema de comunicación.
1. Cable alimentador de RF
Los cables de alimentación de RF se pueden dividir en cables coaxiales semiflexibles y cables coaxiales semirrígidos; según sus diferentes modelos, se pueden dividir en 1/4 ", 3/8", 1/2 ", 5/8", 7/8 ", 1-1 / 4", 1-5 / 8 "y Otros modelos de diferentes tamaños, estos se utilizan principalmente para la transmisión de señales de radiofrecuencia en interiores y exteriores.
El cable de radiofrecuencia dentro de la antena de comunicación móvil también es un cable de alimentación de RF, que se utiliza principalmente para la alimentación de conectores de puente, alimentación de red de división de potencia y adaptación de impedancia de red.
2. Combinador y divisor
El combinador se utiliza principalmente para combinar señales de varios sistemas en un sistema de distribución interior. En aplicaciones de ingeniería, el uso de un combinador puede hacer que un conjunto de sistemas distribuidos interiores funcionen en diferentes bandas de frecuencia de comunicación al mismo tiempo. Los combinadores utilizados en los sistemas de comunicaciones móviles generalmente incluyen combinadores de dos vías, combinadores de tres vías, combinadores de cuatro vías, etc.
3. Filtrar
La función del filtro es permitir que las señales que requieren algunas frecuencias pasen sin problemas, mientras que las señales de otras frecuencias se suprimen en gran medida. Los filtros se dividen generalmente en filtros activos y filtros pasivos. El filtro de cavidad utilizado en el sistema de comunicaciones móviles es generalmente el filtro de cavidad en el filtro pasivo. Sus principales características son: amplia cobertura de frecuencia, alta confiabilidad, buena estabilidad, adaptación de impedancia de entrada y salida, fácil uso en cascada, amplitud en banda Características de frecuencia plana, baja pérdida de inserción, alta supresión fuera de banda, etc.
4 punto de interés
Point Of Interface, una plataforma de integración de múltiples sistemas. Se utiliza principalmente para cobertura en interiores de grandes edificios como metros, centros de convenciones y exposiciones, salas de exposiciones y aeropuertos. El sistema utiliza un combinador de frecuencia y un combinador de puente para combinar las señales móviles de múltiples operadores y múltiples formatos e introducir un sistema de distribución de alimentador de antena para lograr el propósito de aprovechar al máximo los recursos y ahorrar inversiones.
Para evitar interferencias, POI se divide en dos plataformas, enlace ascendente y enlace descendente, y las señales de enlace ascendente y descendente se transmiten por separado. POI sirve como un puente que conecta las señales de los donantes de comunicación inalámbrica y las señales de cobertura distribuida (cables con fugas y conjuntos de antenas, etc.). Su función principal es combinar y dividir las señales de RF de enlace ascendente y descendente de cada operador y filtrar las bandas de frecuencia. El componente de interferencia. La función principal de la parte de enlace ascendente del POI es recopilar las señales de teléfonos móviles de diferentes formatos y transmitirlas al POI de enlace ascendente a través de la recopilación y el alimentador de antenas. Una vez que el PDI detecta las señales de diferentes bandas de frecuencia, se envían a las estaciones base de diferentes operadores. La función principal de la parte de enlace descendente de POI es sintetizar las señales portadoras de varios operadores y diferentes bandas de frecuencia y enviarlas al sistema de distribución de antenas del área de cobertura.
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