Продолжая предыдущее обсуждение, следует отметить, что, хотя антенны бывают самых разных форм и размеров, их можно условно разделить на категории на основе сходств.
По длине волны: средневолновые антенны, коротковолновые антенны, сверхкоротковолновые антенны, микроволновые антенны...
По характеристикам: антенны с высоким коэффициентом усиления, антенны со средним коэффициентом усиления...
По типу направленности: всенаправленные антенны, направленные антенны, секторные антенны...
По областям применения: антенны базовых станций, телевизионные антенны, радиолокационные антенны, радиоантенны...
По структуре: проволочные антенны,плоские антенны...
По типу системы: одноэлементные антенны, антенные решетки...
Сегодня мы сосредоточимся на обсуждении антенн базовых станций.
Антенны базовых станций являются компонентом антенной системы базовой станции и важной частью системы мобильной связи. Антенны базовых станций обычно делятся на внутренние и наружные. К внутренним антеннам обычно относятся всенаправленные потолочные антенны и направленные настенные антенны. Мы сосредоточимся на наружных антеннах, которые также делятся на всенаправленные и направленные. Направленные антенны, в свою очередь, подразделяются на направленные однополяризационные антенны и направленные двухполяризационные антенны. Что такое поляризация? Не волнуйтесь, мы обсудим это позже. Давайте сначала поговорим о всенаправленных и направленных антеннах. Как следует из названия, всенаправленная антенна передает и принимает сигналы во всех направлениях, в то время как направленная антенна передает и принимает сигналы в определенном направлении.
Наружные всенаправленные антенны выглядят так:
По сути, это стержень, некоторые толстые, другие тонкие.
По сравнению с всенаправленными антеннами, направленные антенны наиболее широко используются в реальных условиях.
В большинстве случаев она выглядит как плоская панель, поэтому и называется панельной антенной.
Плоская антенна в основном состоит из следующих частей:
Излучающий элемент (диполь)
Отражатель (опорная пластина)
Сеть распределения электроэнергии (питающая сеть)
Герметизация и защита (обтекатель антенны)
Ранее мы видели эти странной формы излучающие элементы, которые на самом деле являются излучающими элементами антенн базовых станций. Вы заметили, что углы этих излучающих элементов следуют определенной закономерности: они имеют форму либо «+», либо «×»?
Это то, что мы ранее называли «поляризацией».
При распространении радиоволн в пространстве направление их электрического поля изменяется по определённой схеме; это явление называется поляризацией радиоволн.
Если направление электрического поля электромагнитной волны перпендикулярно земле, мы называем её вертикально поляризованной волной. Аналогично, если оно параллельно земле, это горизонтально поляризованная волна. Кроме того, существуют также поляризации ±45°.
Кроме того, направление электрического поля может также иметь спиральное вращение, что называется эллиптически поляризованной волной.
Двойная поляризация означает, что два антенных элемента объединены в одном блоке, образуя две независимые волны.
Использование двухполяризационных антенн позволяет сократить количество антенн, необходимых для покрытия сотовой связью, снизить требования к установке антенн и, следовательно, уменьшить инвестиции, при этом обеспечивая эффективное покрытие. Вкратце, это дает множество преимуществ.
Мы продолжаем обсуждение всенаправленных и направленных антенн.
Почему направленные антенны могут контролировать направление излучения сигнала?
Давайте сначала посмотрим на диаграмму:
Такая диаграмма называется диаграммой направленности антенны.
Поскольку пространство трехмерно, вид сверху и вид спереди назад обеспечивают более наглядный и интуитивно понятный способ наблюдения за распределением интенсивности излучения антенны.
Изображение выше также представляет собой диаграмму направленности антенны, создаваемую парой полуволновых симметричных диполей, несколько напоминающую спущенную шину.
Кстати, одной из важнейших характеристик антенны является дальность её излучения.
Как мы можем увеличить дальность излучения этой антенны?
Ответ прост — ударом!
Теперь расстояние распространения излучения будет значительно больше...
Проблема в том, что излучение невидимо и неосязаемо; его нельзя увидеть, потрогать или сфотографировать.
В теории антенн, если вы хотите добиться "удара", правильный подход заключается в увеличении количества излучающих элементов.
Чем больше излучающих элементов, тем более плоской становится диаграмма направленности излучения...
Итак, шина сплющена в диск, дальность действия сигнала увеличена, и он излучает во всех направлениях, на 360 градусов; это всенаправленная антенна. Этот тип антенны отлично подходит для использования в отдаленных, открытых местах. Однако в городе эффективно использовать такую антенну сложно.
В городах с высокой плотностью населения и большим количеством зданий обычно необходимо использовать направленные антенны для обеспечения покрытия сигнала в определенных зонах.
Следовательно, нам необходимо "модифицировать" всенаправленную антенну.
Во-первых, нам нужно найти способ «сжать» одну из его сторон:
Как мы его сжимаем? Мы добавляем отражатель и размещаем его с одной стороны. Затем мы используем несколько преобразователей для «фокусировки» звуковых волн.
В итоге, полученная нами диаграмма направленности выглядит следующим образом:
На диаграмме доля с наибольшей интенсивностью излучения называется главной долей, а остальные доли называются боковыми или вторичными долями, и к ним также отходит небольшой хвостик, называемый задней долей.
Эм, эта форма немного похожа на... баклажан?
Что касается этого "баклажана", как можно максимально увеличить зону покрытия его сигнала?
Держать его в руках, стоя на улице, точно не получится; слишком много препятствий.
Чем выше вы стоите, тем дальше видите, поэтому нам определенно нужно стремиться к возвышенности.
Как направить антенну вниз, находясь на большой высоте? Всё очень просто: нужно просто наклонить антенну вниз, верно?
Да, наклон антенны непосредственно во время установки — один из методов, который мы называем «механическим наклоном вниз».
Все современные антенны обладают этой возможностью на этапе установки; для этого используется механический манипулятор.
Однако механический наклон также представляет собой проблему.
При использовании механического наклона вниз амплитуды вертикальной и горизонтальной составляющих антенны остаются неизменными, что приводит к сильному искажению диаграммы направленности антенны.
Это точно не сработает, так как повлияет на зону покрытия сигнала. Поэтому мы применили другой метод — электрическое наклонение, или просто электронное наклонение.
Вкратце, электрическая коррекция угла наклона антенны заключается в сохранении неизменного физического угла наклона корпуса антенны и регулировании фазы элементов антенны для изменения напряженности поля.
По сравнению с механическими антеннами с наклоном вниз, антенны с электрическим наклоном вниз демонстрируют меньшие изменения диаграммы направленности, позволяют использовать большие углы наклона, а главный и задний лепестки направлены вниз.
Разумеется, на практике механический и электрический наклон часто используются в сочетании.
После применения наклона вниз получается вот что:
В данной ситуации основной диапазон излучения антенны используется достаточно эффективно.
Однако проблемы по-прежнему существуют:
1. Между главным лепестком и нижним боковым лепестком диаграммы направленности возникает провал, создающий в этой области «слепую зону» сигнала. Это явление обычно называют «эффектом тени».
2. Верхний боковой лепесток имеет большой угол, влияя на области на большем расстоянии и легко вызывая межклеточные помехи, то есть сигнал будет воздействовать на другие клетки.
Следовательно, мы должны стремиться заполнить пробел в «нижней нулевой глубине» и подавить интенсивность «верхнего бокового лепестка».
Конкретные методы включают регулировку уровня боковых лепестков и использование таких приемов, как формирование луча. Технические детали довольно сложны. Если вас это интересует, вы можете самостоятельно поискать соответствующую информацию.
Чтобы узнать больше об антеннах, посетите:
Дата публикации: 04.12.2025
