Продовжуючи попереднє обговорення, хоча антени бувають найрізноманітніших форм і видів, їх можна загалом класифікувати на основі подібностей.
За довжиною хвилі: середньохвильові антени, короткохвильові антени, ультракороткохвильові антени, мікрохвильові антени...
За характеристиками: антени з високим коефіцієнтом посилення, антени із середнім коефіцієнтом посилення...
За спрямованістю: всеспрямовані антени, спрямовані антени, секторні антени...
За застосуванням: антени базових станцій, телевізійні антени, радарні антени, радіоантени...
За структурою: дротові антени,планарні антени...
За типом системи: одноелементні антени, антенні решітки...
Сьогодні ми зосередимося на обговоренні антен базових станцій.
Антени базових станцій є компонентом антенної системи базових станцій та важливою частиною системи мобільного зв'язку. Антени базових станцій зазвичай поділяються на внутрішні та зовнішні антени. Внутрішні антени зазвичай включають всеспрямовані стельові антени та спрямовані настінні антени. Ми зосередимося на зовнішніх антенах, які також поділяються на всеспрямовані та спрямовані. Спрямовані антени далі поділяються на спрямовані однополяризовані антени та спрямовані двополяризовані антени. Що таке поляризація? Не хвилюйтеся, ми обговоримо це пізніше. Спочатку поговоримо про всеспрямовані та спрямовані антени. Як випливає з назви, всеспрямована антена передає та приймає сигнали у всіх напрямках, тоді як спрямована антена передає та приймає сигнали у певному напрямку.
Зовнішні всеспрямовані антени виглядають так:
Це, по суті, стрижень, деякі товсті, інші тонкі.
Порівняно з всеспрямованими антенами, спрямовані антени є найбільш широко використовуваними в реальних застосуваннях.
Найчастіше вона виглядає як плоска панель, тому її називають панельною антеною.
Планарна антена складається переважно з таких частин:
Випромінюючий елемент (диполь)
Відбивач (опорна плита)
Розподільна мережа (мережа живлення)
Герметизація та захист (радом антени)
Раніше ми бачили ці дивно сформовані випромінювальні елементи, які насправді є випромінювальними елементами антен базових станцій. Чи помітили ви, що кути цих випромінювальних елементів відповідають певній закономірності: вони мають форму "+" або "×".
Це те, що ми раніше називали «поляризацією».
Коли радіохвилі поширюються в просторі, напрямок їхнього електричного поля змінюється за певною закономірністю; це явище називається поляризацією радіохвиль.
Якщо напрямок електричного поля електромагнітної хвилі перпендикулярний до землі, ми називаємо її вертикально поляризованою хвилею. Аналогічно, якщо він паралельний землі, це горизонтально поляризована хвиля. Крім того, існують також поляризації ±45°.
Крім того, напрямок електричного поля також може бути спірально обертовим, що називається еліптично поляризованою хвилею.
Подвійна поляризація означає, що два елементи антени об'єднані в одному блоці, утворюючи дві незалежні хвилі.
Використання антен з подвійною поляризацією може зменшити кількість антен, необхідних для покриття стільникового зв'язку, знизити вимоги до встановлення антени та, таким чином, зменшити інвестиції, водночас забезпечуючи ефективне покриття. Коротше кажучи, це пропонує багато переваг.
Ми продовжуємо нашу розмову про всеспрямовані та спрямовані антени.
Чому спрямовані антени можуть контролювати напрямок випромінювання сигналу?
Давайте спочатку розглянемо діаграму:
Такий тип діаграми називається діаграмою спрямованості антени.
Оскільки простір є тривимірним, цей вид зверху вниз та вид спереду назад забезпечують чіткіший та інтуїтивніший спосіб спостереження за розподілом інтенсивності випромінювання антени.
На зображенні вище також зображено діаграму спрямованості антени, що створюється парою напівхвильових симетричних диполів, що дещо нагадують спущену шину.
До речі, однією з найважливіших характеристик антени є її дальність випромінювання.
Як ми можемо зробити так, щоб ця антена випромінювала більше?
Відповідь така — ударом!
Тепер дальність випромінювання буде набагато більшою...
Проблема в тому, що радіація невидима та невідчутна; її не можна побачити чи доторкнутися, а також не можна її сфотографувати.
У теорії антен, якщо ви хочете її "відшльопати", правильний підхід полягає у збільшенні кількості випромінюючих елементів.
Чим більше випромінюючих елементів, тим більш пологою стає діаграма випромінювання...
Гаразд, шину сплющили у диск, дальність сигналу розширилася, і він випромінює сигнал у всіх напрямках, на 360 градусів; це всеспрямована антена. Цей тип антени чудово підходить для використання у віддалених, відкритих місцевостях. Однак у місті такий тип антени важко ефективно використовувати.
У містах з щільною забудовою та численними будівлями зазвичай необхідно використовувати спрямовані антени для забезпечення покриття сигналом певних районів.
Отже, нам потрібно «модифікацію» всеспрямованої антени.
Спочатку нам потрібно знайти спосіб "стиснути" одну його сторону:
Як ми його стискаємо? Ми додаємо відбивач і розміщуємо його збоку. Потім ми використовуємо кілька перетворювачів, щоб «фокусувати» звукові хвилі.
Зрештою, отримана нами діаграма випромінювання виглядає так:
На діаграмі частка з найвищою інтенсивністю випромінювання називається головною часткою, а решта частки називаються бічними або вторинними частками, а також є невеликий хвіст ззаду, який називається задньою часткою.
Е-е, ця форма трохи схожа на... баклажан?
Щодо цього "баклажана", як можна максимізувати покриття його сигналу?
Тримати його, стоячи на вулиці, точно не вийде; там забагато перешкод.
Чим вище стоїш, тим далі можеш бачити, тому нам точно потрібно прагнути до вищих місць.
Коли ви перебуваєте на великій висоті, як спрямувати антену вниз? Це дуже просто, просто нахиліть антену вниз, чи не так?
Так, нахил антени безпосередньо під час встановлення – це один із методів, який ми називаємо «механічним нахилом вниз».
Сучасні антени мають таку можливість під час встановлення; про це піклується механічний кронштейн.
Однак механічне нахилення також створює проблему —
При використанні механічного нахилу вниз амплітуди вертикальної та горизонтальної складових антени залишаються незмінними, що призводить до сильного спотворення діаграми спрямованості антени.
Це точно не спрацює, оскільки вплине на покриття сигналу. Тому ми застосували інший метод – електричне зниження нахилу, або просто е-нижній нахил.
Коротше кажучи, електричне нахилення вниз передбачає збереження фізичного кута корпусу антени незмінним та регулювання фази елементів антени для зміни напруженості поля.
Порівняно з механічними антенами з нахилом вниз, електрично нахилені антени демонструють менші зміни у своїй діаграмі спрямованості, дозволяють використовувати більші кути нахилу вниз, а як головний, так і задній пелюстки спрямовані вниз.
Звичайно, на практиці механічне та електричне нахилення часто використовуються в поєднанні.
Після застосування нахилу вниз це виглядає ось так:
У цій ситуації основний діапазон випромінювання антени використовується досить ефективно.
Однак проблеми все ще існують:
1. У діаграмі спрямованості між головною та нижньою бічними частками є нульова зона, що створює сліпу пляму сигналу в цій області. Це зазвичай називають «ефектом тіні».
2. Верхня бічна частка має великий кут, що впливає на області на більшій відстані та легко викликає міжклітинні інтерференції, тобто сигнал впливатиме на інші клітини.
Тому ми повинні прагнути заповнити прогалину в "нижній нульовій глибині" та придушити інтенсивність "верхньої бічної пелюстки".
Конкретні методи включають регулювання рівня бічних пелюсток та використання таких методів, як формування променя. Технічні деталі дещо складні. Якщо вам цікаво, ви можете самостійно знайти відповідну інформацію.
Щоб дізнатися більше про антени, відвідайте:
Час публікації: 04 грудня 2025 р.
