Диссертация (1137272), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Анализ типовых решений построения антенных устройствдля сложной формы загородных и горных трассДля количественного описания свойств антенн применяются величины,характеризующие антенны как излучатели и величины, характеризующие антенны как нагрузки фидеров.К основным величинам, характеризующим антенны как излучатели относятся перечисленные ниже.Нормированная характеристика излучения. Нормированная характеристика излучения (графическое изображение) антенны – зависимость амплитудыизлучаемого антенной поля от угловых координат, определяемая при постоянном расстоянии от антенны в дальней зоне излучения, нормированная к единице [44, с.611-616; 45, с.347-378; 46, с. 299-302]:Eɺ (θ,ϕ, r)r =aF (θ,ϕ) =Eɺ(θ,ϕ, r )макс,(1.49)r =aгде a – константа.Для удобства изображения обычно используют плоские ДН, определяемые в главных плоскостях, проходящих через геометрическую ось антенныF(θ,φ = 0) и F(θ,φ = 90º), или (F(θ), F(φ = 90º)).Главные плоскости, как правило, совмещают с плоскостями векторов E иH в дальнейзоне излучения.
Они являются секущими плоскостями, проходя-щими через начало координат и направление на максимум диаграмм направленности, пересекающими объемную ДН.42Поэтому плоские диаграммы направленности являются сечениями объемной ДН.Коэффициент направленного действия (КНД) антенны. Коэффициентнаправленного действия (КНД) антенны – отношение плотности мощности излучения, создаваемого антенной в точке наблюдения, расположенной в дальнейзоне излучения, к плотности мощности излучения, усредненной по всем направлениям на таком же расстоянии от антенныΠ (θ ,ϕ , r ) 4π r 2=Π (θ ,ϕ , r ),D=(1.50)Π ср (r )Pизлгде П(θ,φ,r) – плотность потока мощности в точке с координатами (θ,φ,r); Pизл –мощность, излучаемая антенной, Пср(r) – плотность мощности излучения, усредненная по всем направлениям.КНД антенны связан с ее нормированной характеристикой направленности через соотношениеD=4π F22π π(θ , ϕ ).(1.51)2∫ ∫ F (θ ,ϕ ) sin θ dθ dϕ0 0Часто под КНД антенны понимается его максимальное значение Dм.Коэффициент полезного действия антенны:η=Pизл,P0(1.52)где P0 – мощность, подводимая к антенне.Коэффициент усиления антенны:G = ηD(1.53)В радиосистемах передачи информации, и в частности в современных иперспективных системах мобильной связи, используются частоты, приведенные в табл.
1.2.43Для осуществления радиосвязи на загородных трассах и в горном ландшафте в многоканальных системах передачи информации и, в частности вретрансляторах спутниковых систем передачи информции системах мобильнойсвязи используются базовые приемопередающие станции с мачтами, на которых располагаются антенны связи, работающие в составе радиолинии в режимах «на передачу» и «на прием».Таблица 1.2. Частоты используемые в системах связиВид сетиGSMПрименяемые частоты890-915 МГц935-960 МГц1710-1785 МГц1805-1880 МГц3G1920 – 1980 МГц 2110 – 2170МГц453-457.5 МГц463-467.5 МГцCDMA453-457.5 МГц463-467.5 МГц1920 – 1980 МГц2110 – 2170 МГцLTE791-862 МГц890–915 МГц 935–960 МГц1710–1785 МГц1805–1880 МГц2500-2700 МГц44Антенныдлясвязисабонентамиимеютширокуюдиаграммунаправленности по азимуту, обеспечивающую связь в секторе углов 65º-360º, иузкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости для уменьшениярассеивания мощности в пространстве, для повышения коэффициента усиленияантенн базовых станций, для уменьшения экологического ущерба, наносимогорадиоизлучением базовой станции.
Такие антенны обычно имеют вид антенныхрешеток, построенных из вибраторных или щелевых антенн.Рисунок 1.9 – Коллинеарная всенаправленная линейка вибраторовНа российском рынке оборудования мобильной связи можно встретитьбазовые антенны многих зарубежных компаний-производителей, таких какANDREW, ANTENEX, ALLGON, CUSHCRAFT, DECIBELL, СELWAVE,TELEWAVE, HUBER&SUHNER и др. Но как показывает практика использования антенной техники повышенным спросом пользуются антенны известнойгерманской компании KATHREIN.Они характеризуются высокой надежностью, механической прочностью,долговечностью, а также постоянством электрических характеристик в течениевсего срока службы. Антенны успешно работают в диаграмм направленностиповышенной влажности, перепада температур (от -55 до +60°С), обледенения,45сильных ветровых нагрузок.
Правильный выбор материалов конструкции и оптимальное число внутренних соединений позволили снизить уровень интермодуляционных искажений до -150 дБ.Антенны KATHREIN выпускаются практически для всех перечисленныхстандартов связи в двух основных модификациях: всенаправленные (Omni) (рисунок 1.9) и направленные (Panel) (рис.
1.10).Рисунок 1.10 – Разновидности панельных антеннНа рисунке 1.9 показана всенаправленная коллинеарная антенна, представляющая собой цепочку полуволновых вибраторов, расположенных внутритрубки из фибергласа [45, с.239-312]. Диапазон изменения коэффициентов усиления антенн составляет 2...11 дБ, а подводимой мощности - 60...500 Вт. Какправило, вибраторы в антенне запитываются синфазно. Общее число моделейвсенаправленных антенн достигает 40.Наиболее многочисленна группа панельных антенн, образцы которых показаны на рисунке 1.10 Они представляют собой совокупность вибраторов,расположенных над металлическим экраном и объединенных с помощью системы миниатюрных коаксиальных кабелей, размещенной по другую сторонуэкрана.46Прочный фибергласовый кожух герметично укрывает антенну от воздействий внешней среды.
В зависимости от типа антенна имеет один, два, четыреили шесть внешних разъемов, что фактически указывает на число независимыхантенн для различных диапазонов частот, размещенных в одном фибергласовом корпусе.Такое конструктивное решение позволяет экономить место на антенноймачте, а также финансовые ресурсы компаний-операторов. Внешний вид антенны показан на рисунке 1.11.Рисунок 1.11 – Внешний вид панельной антенны в рабочем положенииОбщее число моделей панельных антенн достигает 200. Они различаютсяшириной луча в горизонтальной плоскости (65, 90, 105 или 120°), коэффициен-47Рисунок 1.12 – Параметры панельной антеннытом усиления (6,5...
18,5 дБ), а также величиной подводимой мощности(100...500 Вт).На рисунке 1.12 приведены характеристики и параметры одного из видовпанельной антенны. В панельных антеннах (в отличие от всенаправленных) наклон луча можно обеспечить и механическим путем, используя специальныйузел корректировки наклона.Среди последних разработок панельных антенн особое место занимаютпанельные антенны с двойной наклонной поляризацией (ХPol, XXPol), состоящие из двух, четырех или шести независимых дипольных систем.В основе таких антенн разработаны и предлагаются потребителям многополосные (Multi-band) и многодиапазонные антенны: двухдиапазонные (Dual-48band) – на частоты 900/1800 МГц и трехдиапазонные (Triple-band) – на частоты900/1800/2000 МГц [47, с.
179-182; 48, с.17-24].На рисунке 1.13 показана установка предложенной панельной антенны намачте.Рисунок 1.13 – Установка панельной антенны на мачтеДля загородных трасс в основном используются панельные антенны, ДНкоторых в азимутальной плоскости направлена в сторону сектора, в которомобеспечивается связь.
Максимум ДН в вертикальной плоскости направлен подуглом, под которым расположен максимальный радиус зоны связи.Панельные антенны систем мобильной связи, как указывалось выше,представляют линейку излучателей, работающую в синфазном режиме и имеютсимметричную ДН в вертикальной плоскости.49При ориентации максимума диаграммы направленности на наиболее удаленного абонента половина излучаемой мощности в режиме передачи рассеивается в пространстве, что снижает реальный коэффициент усиления антенн иявляется их недостатком.Выводы по главе 11. В данной главе проведено исследование и моделирование процессараспространения электромагнитных колебаний на различных сложных по рельефу трассах в природных средах и их влияние на характеристики приемопередающих антенн.2. Приведены результаты анализа структуры электромагнитного полявблизи места размещения антенной устройств системы передачи информациидля сложных по рельефу загородных и горных трасс, превосходящие по своимхарактеристикам известные аналоги.3.
Оценено влияние распространения электромагнитных колебаний наразличных сложных по рельефу трассах в природных средах на реальный коэффициент усиления антенн и является их недостатком.50Глава 2. Распространение электромагнитных волн на трассахс неоднородной подстилающей поверхностью и горным ландшафтом2.1. Поле излучающего диполя над импедансной поверхностью землиРассмотренные в первой главе модели распространения электромагнитных волн над поверхностью земли являются сильно приближенными, так как неучитывают множества факторов, влияющих на процесс распространения электромагнитных волн [49, с.508-511; 50, с.345-367].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
