logo
Методы выбора и расчета антенн для сотовых систем связи

1.1 Виды и классификация антенн систем сотовой связи

Ознакомимся с основными типами антенн, с помощью которых в настоящее время осуществляется связь по каналам систем сотовой связи.

Антенны можно разделить на несколько подвидов:

- GSM антенны 900 и 1800 МГц,

- 3G антенны,

- Wi-Fi антенны,

- двухдиапазонные, рассчитанные для приема сразу нескольких диапазонов одновременно.

Также антенны для сотовых систем связи разделяются на внешние и внутренние.

GSM антенны 900 МГц:

- Всенаправленные GSM 900 антенны

- Направленные 900 МГц антенны

- Секторные GSM 900 антенны.

Использоване GSM 900 антенн.

GSM 900 антенны чаще всего используются в ретрансляторах сотового сигнала и в системах GSM-охраны и GSM-сигнализации.

Ретрансляторы ловят уверенный и сильный сотовый сигнал, передают его по кабелю туда, где сотовый сигнал отсутствует и где мобильные телефоны не работают, усиливают этот сигнал и излучают его в помещении. Усилители GSM сигнала делятся на две группы: работающие в диапазоне 900 МГЦ или 1800 МГц. Ретрансляторы на 900 МГц намного дешевле ретрансляторов на 1800 МГц за счёт более дешёвых комплектующих и более простой настройки.

В России мобильные телефоны могут работать в любом из этих диапазонов. Намного дешевле использовать усилитель на 900 МГц и две GSM 900 антенны, чем покупать аналогичное оборудование на 1800 МГц. Как же узнать, будет ли ваш телефон работать в диапазоне 900 МГц?

Определить это очень просто. Берём телефон с СИМ-картой того оператора связи, сигнал которого будем усиливать, заходим в настройки телефона, затем в настройки сети. Находим пункт меню «Выбор диапазона» и ставим галочку напротив пункта «900 МГц». Выходим из меню телефона. Если после проделанных манипуляций телефон снаружи помещения обнаружит сеть и при разговоре будет хорошо слышно собеседника, то можно смело покупать ретранслятор на 900 МГц и две GSM 900 антенны.

Обратите внимание, что проверять возможность работы телефона в диапазоне 900 МГц следует только рядом с тем помещением, в котором вы хотите усилить сигнал.

Помните, что описанным выше способом вы проверите только одного оператора связи, другие операторы могут работать, а могут и не работать в этом диапазоне. Так что если у вас несколько телефонов с СИМ-картами разных операторов, то проверять надо все телефоны.

Описанным выше способом можно получить качественную мобильную связь там, где её раньше не было, и при этом значительно сэкономить на покупке ретранслятора.

При покупке ретранслятора необходимо будет дополнительно приобрести две GSM 900 антенны (внешнюю и внутреннюю).

Рассмотрим одну из всенаправленных GSM 900 антенн на примере антенны КК3-900.

Всенаправленная антенна КК3-900 стандартов GSM900 и CDMA900

Рис. 1. Всенаправленная антенна КК3-900 стандарта GSM 900.

Антенна предназначена для работы в составе систем оповещения и передачи данных, использующих для передачи информации сети сотовой связи GSM - 900 и CDMA -- 800. Особенностью антенны является круговая диаграмма направленности в горизонтальной и широкая диаграмма направленности в вертикальной плоскости.

Вынос антенны за пределы помещения позволяет решить проблему неустойчивого приема. Круговая направленность антенны позволяет связываться этим приборам с любой базовой станцией (БС) в пределах досягаемости, в случае отсутствия свободных каналов на ближайшей БС. Именно эта особенность, несмотря на малое усиление обеспечивает надежную передачу данных в случае загруженности БС. При использовании направленной антенны вероятность отказа в обслуживании БС при ее перегрузке значительно выше.

Технические характеристики всенаправленной антенны КК3-900.

Резонансная частота, МГц

900

Рабочий диапазон частот, МГц

800-980

Коэффициент усиления в рабочем
диапазоне частот, не менее, дБ

3

КСВ в рабочем диапазоне частот, не более

2

Поляризация

Линейная

Диаграмма направленности
- в горизонтальной плоскости (H)
- в вертикальной плоскости (E)


360°
60°

Входное сопротивление, Ом

50

Максимальная подводимая мощность, Вт

10

Разъём

FME (возожно SMA под заказ)

Допустимая ветровая нагрузка, м/с

30

Диапазон рабочих температур, оС

-40 … +50

Максимально допустимая влажность воздуха, %

100

Высота (с кронштейном), мм

400

Ширина (с кронштейном), мм

180

Длина кабеля, м

3

Масса, кг

0,2

Направленная 900 МГц антенна KP9-900

Антенна KP9-900 предназначена для использования в системах

- усиления сотового сигнала

Подключите две антенны к репитеру сотового сигнала, одну антенну направьте на вышку оператора сотовой связи, вторую антенну поставьте в помещении со слабым уровнем сигнала. Теперь вы сможете разговаривать по мобильному телефону там, где раньше телефоны плохо ловили сигнал. В основном, усиление сотового сигнала требуется в подвальных и полуподвальных помещениях или в зданиях с толстыми стенами.

- усиления 2G интернета (EDGE, GPRS)

Подключите антенну к GSM или 3G модему, переведите модем в режим работы «только 2G», наведите антенну в сторону вышки оператора и подключите модем к компьютеру. Если раньше сигнал был слабый и соединение с интернетом постоянно рвалось, то с этой антенной будет стабильная связь, и будут достигнуты высокие для 2G скорости.

- усиления 3G интернета (UMTS, HSPA)

Подключите антенну к 3G модему, наведите антенну в сторону вышки оператора и подключите модем к компьютеру. И если раньше в ожидании загрузки страницы можно было, не спеша, заварить чай, то с этой антенной 3G интернет будет просто летать! Следует, однако, иметь в виду, что антенна KP9-900 может использоваться только там, где вещание 3G интернета ведётся на частоте 900 МГц. 3G работает на частоте 900 МГц там, где работа на обычной для 3G частоте 2100 МГц по каким-либо причинам невозможна.

Рис.2.Направленная антенна KP9-900

Антенна KP9-900 герметична и предназначена для установки на улице, за окном или на крыше. Антенна крепится на вертикальном или горизонтальном металлическом кронштейне диаметром до 50 мм. В комплекте к антенне идёт набор крепёжных деталей (хомут, скоба, гайки и шайбы), и для закрепления антенны на уже готовом кронштейне потребуется только гаечный ключ на 13.

Для успешного приёма сигнала антенна должна быть установлена в вертикальной поляризации. Для этого стрелочка на этикетке с надписью «Поляризация» должна быть вертикальной Для подключения антенны потребуется дополнительно приобрести кабель и разъёмы. Длина кабеля не должна превышать 15-20 метров, оптимальная длина - 5 метров. Для этой антенны подойдёт специальный высокочастотный кабель сопротивлением 50 Ом. Обычный телевизионный кабель использовать не рекомендуется (будут потери сигнала из-за поглощения и переотражения). Чтобы подключить кабель к антенне, нужен специальный разъём N-типа (male).

Кроме того, антенна KP9-900 может использоваться в любых других системах передачи данных, работающих на частотах 880-960 МГц.

Технические характеристики антенны KP9-900

Резонансная частота, МГц

900

Рабочий диапазон частот, МГц

880-960

Коэффициент усиления в рабочем
диапазоне частот, не менее, дБ

9

КСВ в рабочем диапазоне частот, не более

2

Поляризация

Линейная

Диаграмма направленности
- в горизонтальной плоскости (H)
- в вертикальной плоскости (E)


70°
60°

Входное сопротивление, Ом

50

Максимальная подводимая мощность, Вт

10

Разъём

N-female

Допустимая ветровая нагрузка, м/с

30

Диапазон рабочих температур, оС

-40 … +50

Максимально допустимая влажность воздуха, %

100

Размеры антенны с кронштейном, мм

200х200х120

Масса, кг

1,2

Секторная антенна KPS12-900-70

Секторная антенна KPS12-900-70 используется в системах, предназначенных для ретрансляции и усиления GSM и CDMA сигналов, в репитерах и бустерах, в приёмопередающих системах диапазона 880-960 МГц. Антенна KPS12-900-70 выполнена в герметичном корпусе и предназначена для уличного использования. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости составляет 70°, что обеспечивает уверенные приём и передачу сигнала.

Антенна отлично работает как на прием, так и на передачу сигнала.

Направление поляризации вертикальное.

Антенна крепится на мачту или на Г-образный кронштейн на стену при помощи хомута, входящего в комплект.

Рис.3. Секторная антенна KPS12-900-70

Технические характеристики антенны KPS12-900-70

Резонансная частота, МГц

900

Рабочий диапазон частот, МГц

880-960

Коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот, не менее, дБ

12

КСВ в рабочем диапазоне частот, не более

2

Поляризация

Вертикальная

Диаграмма направленности
- в горизонтальной плоскости (H)
- в вертикальной плоскости (E)

70°
25°

Входное сопротивление, Ом

50

Максимальная подводимая мощность, Вт

10

Разъём

N-female

Допустимая ветровая нагрузка, м/с

30

Диапазон рабочих температур, оС

-40 … +50

Максимально допустимая влажность воздуха, %

98

Размеры антенны с кронштейном, мм

400х220х130

Масса с кронштейном, кг

1,5