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 en 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 el de la antena receptora, ambos se pueden usar 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 la onda entrante 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 una antena no direccional, el aumento en la concentración de energía se denomina ganancia de antena. El significado extendido 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 de lóbulos laterales (interferencia) de la antena transmisora o la interferencia de onda entrante de la antena receptora en la dirección de no comunicación Inhibición.
1. Definición del sistema de antena de comunicaciones móviles
En el sistema de comunicación móvil, la antena de comunicación es el convertidor entre 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 ondas estacionarias es causada por la superposición de las ondas reflejadas generadas por la energía de la onda incidente transmitida a la entrada de la antena pero no absorbida (radiada) por completo. 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 la señal enviada a un puerto (una polarización) de la antena de doble polarización que aparece en el otro puerto (la otra polarización).
5. 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).
Un fenómeno de intermodulación es un fenómeno en el que dos o más frecuencias portadoras fuera de la banda de frecuencia se mezclan y luego caen dentro de la banda de frecuencia, lo que da como resultado 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 radiofrecuencia 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. Ganar
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 utiliza para medir la capacidad de una antena para enviar y recibir señales en una dirección específica, y 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. Ancho del haz de potencia media del plano H / V (ancho del haz de potencia media del plano H / V)
En el lóbulo principal del patrón de potencia, el ángulo de ancho del haz entre los 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
La inclinación eléctrica hacia abajo se refiere al ángulo entre la dirección de radiación máxima de la superficie radiante 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 según sean compatibles con 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 a la matriz de elementos radiantes de la antena en amplitud y fase de acuerdo con los requisitos de cobertura inalámbrica, y eléctricamente ajustables antena significa que la diferencia de fase de los diferentes elementos radiantes en la matriz es cambiada por la 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 la 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. Lóbulos laterales superiores de elevación& Relleno nulo
Supresión del lóbulo lateral: el lóbulo lateral del lóbulo principal en la dirección vertical (es decir, en la dirección positiva del ángulo cenital) se denomina lóbulo lateral superior. Para cubrir el efecto 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 baja que la posición horizontal, lo que puede causar fácilmente interferencias en el área vecina. 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 trasera 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 de 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 °.