Выбор антенны

Антенна — важнейший элемент схемы. От нее в основном зависит качество приема и ско­рость передачи данных. Здесь мы предполагаем, что усиление антенны выбрано и нам из­вестно направление на БС. Нужно выбрать конкретную модель из предлагаемого на сайте ассортимента.

Трудности выбора можно проиллюстрировать простым примером. Пусть, согласно нашим расчетам , нам нужна антенна с КУ большим или равным 12-15 дБи, работающая в диапазоне 3G (UMTS 2100). На странице сайта мы видим, что почти все антенны, представленные здесь, нам подходят по усилению. Но нам нужна только одна единственная! Какие же свойства антенны будут нас интересовать при выборе единственной?

 

Широкополосная или узкополосная?

В каких случаях нужны широкополосные антенны? В чем их достоинства и недостатки?

Нужда в таких антеннах возникает, когда требуется принимать сигнал в разных диапазонах частот и нет возможности ставить отдельные антенны на каждый диапазон. Например, когда требуется одновременно принимать сигнал GSM для голосовой связи и сигналы 3G/4G ин­тернета. Или, когда требуется принимать сигнал LTE-A, разнесенный по разным частотным диапазонам. Или, когда не допустимы длительные перерывы в интернет-связи, т. к. 3G/4G ра­ботают нестабильно. В этом случае модем будет автоматически переключаться на подходя­щий стандарт связи (2G, 3G или 4G), не допуская длительных потерь сигнала. Однако такая «всеядность» антенны имеет свои недостатки. Если интернет сигнал достаточно стабилен (модем не переключается на другой стандарт), то широкополосная антенна будет ловить по­мехи, создаваемые голосовой связью GSM 900/1800, сигналами 4G, интерференцией сигна­лов разных источников, лежащих в широком диапазоне частот принимающей антенны.

Таким образом, широкополосность может быть как достоинством, так и недостатком в зави­симости от решаемой нами задачи.

 

Панельная, Яги или облучатель?

Антенны делятся на три типа:

 

  • Облучатель для спутниковой тарелки,
  • Панельная антенна,
  • Антенна типа «волновой канал» (Яги).

 

Облучатель для спутниковой тарелки предназначен для приема сигнала на границе зоны об­служивания (для 3G это порядка 30 км) в условиях прямой видимости до БС. Такая конструк­ция обладает повышенным усилением, но требует определенного умения при настройке, т. к. обладает узкой диаграммой направленности и требует точного знания места положения БС и хорошего рельефа местности. Для применения облучателя необходимо приобретать дополнительное оборудование — тарелку. Диаметр тарелки выбирается из необходимого усиления антенны.

С точки зрения потребительских качеств, панельная антенна и антенна типа «волновой канал» (Яги) имеют как схожие, так и различные свойства.

Схожие параметры - обе антенны направленные. Обе антенны могут иметь примерно одинаковый коэффициент усиления (КУ) в рабочем диапазоне.

Различающиеся параметры - у Яги существенно больше неравномерность усиления в рабочем диапазоне частот. Например, AX-2017Y и AX-2017P. Казалось бы усиление у них одинаковое. Но у AX-2017Y КУ в диапазоне 1910-2180 МГц, меняется в пределах 13-17dBi, а у AX-2017P КУ в этом же диапазоне меняется в пределах 15,5-17dBi.

При требованиях работы антенны в очень узкой полосе частот, Яги будет всегда дешевле панельки при одинаковых КУ.

Таким образом, если выбирать по критерию стоимости оборудования, то антенны Яги дешевле и выигрышны в узкой полосе частот, но имеют большую неравномерность по КУ в широком диапазоне частот. Если выбирать по критерию качество сигнала, то панельная антенна предпочтительней, но имеет более высокую стоимость.

Еще одним преимуществом антенн типа Яги является их малый вес и парусность, что позволяет поднимать их достаточно высоко, особенно там, где этого требует рельеф!!!

 

MIMO или нет?

MIMO-антенна это, по сути, две антенны в одном корпусе, развернутые друг относительно друга на угол 90 град. Такая конструкция создает дополнительный канал связи. Естественно, что такая схема должна использоваться как на БС, так и на нашей антенне. В стандартах 4GLTE такая технология поддерживается, что может дать увеличение соотношения сигнал/шум на 8-10 дБ и, как следствие, дополнительное увеличение скорости. Теоретически за счет создания второго канала скорость может возрасти в два раза. Для сетей 3G все не так однозначно. В сети 3уже работают тысячи БС без MIMO, зачастую внедрение этой схемы дает обратный эффект — пропускная способность снижается. Поэтому провайдеры не спешат внедрять MIMO в сети 3G

Таким образом, для 4G антенна с MIMO дает существенное увеличение качества приема, для 3G такая антенна может применяться, если есть уверенность, что БС в стандарте 3G работает в режиме MIMO.

Разумеется антенны с MIMO дороже обычных антенн.

 

50 Ом или 75 Ом?

Входное сопротивление антенны – это физический параметр антенны, который важен для согласования антенны и фидерной линии. Их входные сопротивления должны быть одинаковыми, в противном случае возникает отраженный сигнал, который увеличивает потери в фидере, т. к. не весь сигнал передается в линию. Отраженный сигнал рассеивается в кабеле и антенне.

Выбор антенны по этому параметру определяется выбором кабеля для фидера. Забегая немного вперед, скажем, что кабель с входным сопротивлением 75 Ом значительно дешевле кабеля 50 Ом, но определенные марки кабеля имеют такие же (или лучшие) характеристики по потерям.

Таким образом, если мы хотим сэкономить на длинном кабеле, то выбираем антенну 75 Ом и соответствующий кабель.

Необходимо пояснить следующее. Для всех известных роутеров и модемов производители рекомендуют использовать кабель 50 Ом, поэтому их снабжают соответствующими разъемами. При подключении кабеля с другим волновым сопротивлением появляются небольшие отражения, варьирующиеся от качества примененных переходников/разъемов. Если у вас очень слабый сигнал и вы дорожите каждым децибелом, или длина фидера небольшая (до 5 метров) то лучше выбрать кабель, рекомендованный производителем – 50 Ом.

 

Выбор элементов фидерной линии

Фидер — это линия передачи, по которой осуществляется направленное распространение сигнала от источника к приемнику. В нашем случае это та совокупность кабелей и адаптеров, которая расположена между антенной и модемом, т. е. передает сигнал от антенны к модему и обратно. При выборе фидерной линии можно руководствоваться двумя формулировками:

(1) минимум потерь сигнала с разумными ограничениями на стоимость элементов и

(2) критерий минимальной стоимости фидера при ограничении на величину потерь некоторой разумной величиной.

 

Гермобокс

Самый радикальный способ избавиться от потерь в фидере — это избавиться от самого фидера. Нет фидера — нет проблем с потерями сигнала. Именно такое решение воплощено в гермобоксе.

Наряду с несомненным достоинством гермобокса — отсутствием потерь сигнала, он обладает рядом недостатков:

  • Длина USB-кабеля ограничена 10 метрами. При увеличении длины может наблюдаться перебои в работе модема, связанные с его питанием и синхронизацией, согласно стандарта USB 2.0 в первую очередь.
  • Ограничения использования гермобокса, связанные с температурным режимом. Модем устойчиво работает при плюсовых температурах. В суровый зимний период модем необходимо оставлять включенным круглосуточно, иначе он замерзнет. Если на улице стоит изнуряющая жара длительное время, то модем может перегреться и зависнуть, поэтому ему возможно потребуются перерывы в работе.
  • Неудобство обслуживания — при смене сим-карты, при окончании «дачного сезона» и других подобных ситуациях, когда нужен доступ к модему, приходится снимать антенну, откручивать гермобокс, проводить необходимые действия, возвращать антенну на место и вновь ее настраивать.

 

Для устранения первого недостатка в гермобокс можно поместить не только модем, но и роутер. Такая схема практически снимает ограничение по длине соединительного кабеля — кабель витая пара может иметь длину до 70 метров. Однако другие недостатки, связанные с температурным режимом и обслуживанием, остаются в силе.

Кроме того, поскольку роутер помещается рядом с антенной, то зона уверенного приема сигнала WiFi может оказаться недостаточной для покрытия всего дома. Впрочем, это условие не обязательно, т.к. роутер здесь выступает все же не для формирования зоны покрытия WIFI а для увеличение длины кабеля связи.

Разумеется, антенны с гермобоксом дороже обычных антенн, но это увеличение цены компенсируется тем, что мы экономим на покупке кабелей, избавляемся от потерь, размещаем антенну в единственном месте, где есть сигнал от оператора, даже за 50-100 метров от вашего ПК.


160 29.03.2021