Parámetros de rendimiento de la antena de la estación base
Frecuencia de funcionamiento de la antena
No importa las antenas u otros productos de comunicación, siempre funcionan dentro de un cierto rango de frecuencia (ancho de banda), que depende de los requisitos de los indicadores. Normalmente, el rango de frecuencia que cumple con los requisitos del índice puede ser la frecuencia de funcionamiento de la antena.
Antena
En términos generales, el rendimiento de la antena es diferente en cada punto de frecuencia dentro del ancho de banda de frecuencia operativa. Por lo tanto, bajo los mismos requisitos de índice, cuanto más amplia sea la banda de frecuencia de trabajo, más difícil será diseñar la antena.
Parámetros de radiación
Lóbulo principal;
Lóbulo lateral;
Ancho del haz de potencia media;
Ganancia;
Ángulo de inclinación del haz;
relación de adelante hacia atrás;
tasa de discriminación de polarización cruzada;
supresión del lóbulo lateral superior;
Relleno de punto cero inferior;
Según el grado de impacto de los parámetros de radiación de la antena en el rendimiento de la red, se pueden clasificar de la siguiente manera:
Media potencia ancho del haz
En la dirección principal del patrón Dentro del rango del lóbulo, el ancho del dominio angular cuando la densidad de potencia en la dirección de radiación máxima relativa cae a la mitad, también se denomina ancho del haz de 3 dB.
El ancho del haz a media potencia en el plano horizontal se llama ancho del haz en el plano horizontal; el ancho del haz a media potencia en el plano vertical se llama ancho del haz vertical.
La relación entre la ganancia de la antena y el ancho del haz:
Ancho del haz en el plano horizontal
La antena en cada sector alcanza el borde de cobertura cuando la dirección máxima de radiación se desvía en ±60 ?, es necesario cambiar a sectores adyacentes para trabajar. En el dominio del ángulo de conmutación de ±60°, debería haber una caída razonable en el nivel del patrón. Cuando el nivel cae demasiado, es fácil provocar caídas de llamadas en el área ciega de cobertura cerca del dominio del ángulo de conmutación; cuando el nivel cae muy poco, la cobertura se superpone cerca del dominio del ángulo de conmutación, lo que resulta en una mayor interferencia en los sectores adyacentes.
Los resultados de la simulación teórica y la aplicación práctica muestran que en áreas urbanas densamente construidas, debido a una grave reflexión de trayectorias múltiples, para reducir la interferencia mutua entre sectores adyacentes, el nivel de ±60 cae a: ¿aproximadamente 10 dB es mejor? , y el ancho de potencia media del retroceso inverso es de aproximadamente 65 ?; en los suburbios abiertos, debido a una menor reflexión multitrayectoria, para garantizar una buena cobertura, es mejor bajar el nivel a aproximadamente -6 dB a ±60 ?, y el La mitad del ancho de potencia del retroceso inverso es. El ancho de potencia es de aproximadamente 90°.
El ancho del haz en el plano horizontal, la deflexión del haz y la consistencia del patrón determinan el rendimiento del área de cobertura en la dirección del azimut.
Propagación de reflexión por trayectos múltiples:
P ~~ 1/R^n
n = 2~4
±60? :
------------------
Área urbana n=3~3.5
9 ~10.5 Caída de dB
Campo: n=2
Caída de 6 dB
Determinada por el ancho del haz del plano vertical y la precisión de la inclinación eléctrica hacia abajo
Determine la Rendimiento de distancia en el área de cobertura de la red.
Observe el diagrama de dirección vertical en la siguiente figura. El haz debe estar inclinado apropiadamente, con un ángulo de inclinación preferiblemente tal que la radiación máxima se dirija hacia el borde del área de servicio objetivo en la imagen. Si la inclinación descendente es excesiva (amarillo), el nivel de cobertura en el extremo más alejado del área de servicio disminuirá drásticamente; si la inclinación descendente es demasiado pequeña, la cobertura estará fuera del área de servicio y se producirán problemas de interferencia cocanal.
Ángulo de inclinación eléctrica hacia abajo
El ángulo entre la dirección máxima de radiación y la línea normal de la antena.
La relación de adelante hacia atrás
Un indicador importante para suprimir la interferencia cocanal o la contaminación del piloto.
Por lo general, solo la relación de adelante hacia atrás Se examina el patrón del plano horizontal, especialmente la parte trasera, hasta el peor valor dentro de ±30°.
Cuanto peor sea el índice de relación adelante-atrás, mayor será la radiación hacia atrás y mayor será la posibilidad de causar interferencias en el área de cobertura detrás de la antena.
La relación de adelante hacia atrás del patrón vertical solo se examinará en aplicaciones especiales, como cuando hay edificios muy altos en el área detrás de la estación base.
Ganancia de antena
se refiere a la densidad de flujo de potencia radiada de una antena en una dirección específica y la densidad de flujo de potencia radiada máxima de una antena de referencia (generalmente una fuente puntual ideal) en la misma potencia de entrada. La relación entre cantidad y densidad.
La relación entre ganancia de antena, patrón y tamaño de antena
La ganancia de antena se utiliza para medir la capacidad de una antena para enviar y recibir señales en una dirección específica. 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.
Cuanto mayor sea la ganancia, mayor será la longitud de la antena.
Varios puntos clave de la ganancia de la antena:
1) La antena es un dispositivo pasivo y no puede generar energía. La ganancia de antena es simplemente la capacidad de concentrar energía de manera efectiva para irradiar o recibir ondas electromagnéticas en una dirección específica.
2) La ganancia de la antena se genera por la superposición de osciladores. Cuanto mayor sea la ganancia, mayor será la longitud de la antena.
3) Cuanto mayor sea la ganancia de la antena, mejor será la directividad, más concentrada será la energía y más estrecho será el lóbulo.
La ganancia afecta el indicador de distancia de cobertura, ¡así que elija la ganancia de manera razonable!
Aumentar la ganancia de la antena aumentará la distancia de cobertura, pero al mismo tiempo reducirá el ancho del haz. , provocando que la uniformidad de la cobertura cambie. La selección de la ganancia de la antena debe basarse en la premisa de que el haz coincide con el área objetivo. No es aconsejable sobrepresionar el ancho del haz vertical estrecho para aumentar la ganancia. Sólo mediante soluciones de optimización se puede alcanzar el nivel fuera del área de servicio. reducirse rápidamente y suprimir los lóbulos laterales y posteriores. Es correcto reducir el nivel de polarización cruzada y utilizar baja pérdida, sin radiación parásita de ondas superficiales y una red de alimentación VSWR baja para mejorar la ganancia de la antena. Relación de polarización cruzada
Indicadores del efecto de diversidad de polarización
Para obtener una buena ganancia de diversidad de enlace ascendente, la antena de polarización dual debe tener buenas características de polarización ortogonal, es decir, dentro de un ± Área de servicio del sector de 60°. El nivel del patrón de polarización cruzada debe ser significativamente menor que el nivel de polarización principal en el ángulo correspondiente. La diferencia (relación de polarización cruzada) debe ser 15 dB mayor en la dirección máxima de radiación y mayor que 10 dB dentro de ±60. °. El umbral mínimo también debe ser superior a 7 dB, como se muestra en la imagen. De esta forma, se puede considerar que las señales recibidas por las dos polarizaciones son independientes entre sí.
Supresión de lóbulos laterales
Indicadores auxiliares para suprimir interferencias cocanal o contaminación piloto
Para escenarios de aplicación con edificios densos en áreas urbanas, por un lado, debido Debido a la gran capacidad de comunicación, se requiere reducir el número de celdas. Por otro lado, es difícil lograr una cobertura de larga distancia debido a la obstrucción de los edificios y la reflexión de trayectos múltiples. Por lo general, se utiliza una antena de baja ganancia con una ganancia de 13 ~ 15 dBi para la cobertura de microceldas con un gran ángulo de inclinación hacia abajo. Por lo tanto, es muy probable que el primer y segundo lóbulo lateral en el lado superior del haz principal apunten hacia el. celda de la misma frecuencia en el frente, lo que requiere que al diseñar la antena, intente suprimir los lóbulos laterales superiores, reduciendo así la interferencia.
Relleno del punto cero inferior
Un indicador auxiliar para la reducción limitada del punto ciego en algunos escenarios especiales
En el diseño de antenas, al llenar adecuadamente el punto cero inferior, Es posible reducir la tasa de llamadas perdidas. Pero el llenado de punto cero debe ser limitado. Cuando los requisitos para el llenado de punto cero son altos, la pérdida de ganancia será grande y la ganancia no valdrá la pena. Para antenas de baja ganancia, debido al lóbulo de haz ancho, el ángulo de inclinación hacia abajo suele ser grande durante la aplicación. El lóbulo lateral inferior no participa en la cobertura y no se requiere relleno del punto cero.
La influencia del multitrayecto hace que el efecto de punto cero de corto alcance sea insignificante o desaparezca.
Redondez del patrón direccional
Indicadores para evaluar el efecto de cobertura uniforme de antenas omnidireccionales
Sólo es necesario examinar la redondez del patrón del plano horizontal. Ejemplo de evaluación: el indicador es ±1dB y todos los puntos de frecuencia deben ser mejores que este indicador.
Relación de onda estacionaria de tensión
Relación de onda estacionaria de tensión (VSWR): Es la relación entre la tensión máxima y la tensión mínima en la línea de transmisión.
Cuando no hay reflexión en el puerto de la antena, es una coincidencia ideal, y la relación de onda estacionaria es 1; cuando hay reflexión total en el puerto de la antena, la relación de onda estacionaria es infinita.
La relación de onda estacionaria de voltaje es el requisito indicador básico para una radiación de antena eficiente.
Inspeccionar VSWR en toda la banda de frecuencia y tomar el valor máximo como indicador.
Ejemplo de evaluación: el indicador es 1,5 y todos los puntos de frecuencia deben ser mejores que este indicador.
Aislamiento
se refiere a la proporción de señales de una polarización recibidas por otra polarización.
Generalmente se refiere al aislamiento directo de las dos polarizaciones en una antena de doble polarización.
Intermodulación de tercer orden
Asegúrese de que la interferencia de intermodulación emitida por la antena no afecta la sensibilidad del receptor
Inspeccione PIM3 en toda la banda de frecuencia y tome el valor máximo como indicador.
Los indicadores de intermodulación pueden reflejar el nivel integral de los productos de antena del proveedor, especialmente las capacidades de control de calidad de los procesos de producción y ensamblaje de materiales.
Condiciones necesarias para la interferencia de intermodulación: un nivel de señal de intermodulación suficientemente fuerte puede caer en la banda de frecuencia de recepción del sistema
Unidad de medida de los principales parámetros de la antena
Unidad de medida Explicación
1) dB
El valor relativo representa la relación de tamaño relativo entre dos cantidades, como cuánto mayor o menor es la potencia de A que la potencia de B
En dB, se puede calcular según 10log (valor de potencia A/valor de potencia B).
Ejemplo: el valor de potencia A es 2W, el valor de potencia B es 1W, es decir, A es el doble que B, convertido a unidad dB:
10log(2W/1W) ≈3dB
2) dBm
Cantidad que representa el valor absoluto de la potencia. También se puede considerar como una relación basada en 1mw de potencia. Se calcula como: 10log (potencia. valor/1mw).
Ejemplo: El valor de potencia es 10w, convertido a dBm es 10log(10w/1mw)=40dBm.
3) dBi y dBd
Ambos representan la cantidad de ganancia de la antena y también son valores relativos, similares a dB, excepto que dBi y dBd tienen estándares de referencia fijos: el estándar de referencia de dBi es una fuente puntual ideal omnidireccional, la referencia dBd es un oscilador de media onda.
Ejemplo: 0dBd=2,15dBi
El futuro de la tecnología de antenas
Antenas de alto rendimiento
Ante la creciente demanda de tráfico Para mejorar la capacidad de la red, la tecnología de antena es la clave. Dado que la capacidad está limitada por SINR, para mejorar SINR a través de la tecnología de antenas, es necesario minimizar la interferencia entre sectores y maximizar la energía de radiación concentrada de la antena.
Integración de parte de radiofrecuencia y antena
En definitiva, la antena es una parte indispensable e importante de cualquier sistema de radiocomunicación. Una selección razonable y prudente de antenas puede lograr distancias de comunicación más largas y buenos efectos de comunicación.