Комбинированная антенна GPS/ГЛОНАСС + 4G и Wi-Fi для транспорта: порты, кабели, монтаж

Сколько антенн на самом деле нужно машине

На автобусе или спецтехнике навигационный терминал передаёт координаты диспетчеру, роутер 4G даёт связь видеорегистратору и валидаторам, точка доступа Wi-Fi выгружает данные в парке. Отдельная антенна на каждую систему — это три-пять отверстий в крыше и столько же кабельных трасс.

Комбинированная антенна сводит всё это в один корпус: снаружи одна «шайба», внутри независимые излучатели навигации, сотовой связи и Wi-Fi, каждый со своим кабелем. Подбор сводится к трём спискам: что стоит на борту, какие полосы нужны каждому устройству и сколько метров кабеля до оборудования.

Считаем порты: от оборудования к антенне

Начинают с перечня устройств: каждый антенный вход — это один кабель от антенны.

Терминалу мониторинга хватает двух кабелей — это KADAMM GNSS-LTE-2-3. Автобусу с роутером и точкой доступа нужны пять — KADAMM GNSS-LTE2W2-3, а при роутере 5G — KADAMM GNSS-5G2W2-4.

Полосы одной антенны на общей оси

Комбинированная антенна — несколько антенн с разными полосами, и проверять нужно каждую. Схема собирает полосы моделей KADAMM на одной оси.

Полосы из карточек моделей: зелёный — ГНСС, синий — сотовая связь, оранжевый — Wi-Fi, красный в пятой строке — радиосвязь 470–490 МГц. Нижняя строка — полосы, на которых передаёт сам бортовой терминал 4G: ближайшая к навигации отстоит от верхнего края ГЛОНАСС примерно на 104 МГц.

Нижний сотовый край у старших моделей — 698 МГц, а у GNSS-LTE-2-3 — 824 МГц: полосу 700 МГц младшая модель не закроет. Канал 2900–3800 МГц есть только у GNSS-5G2W2-4. Разрешённые в России участки Wi-Fi 5150–5350 и 5650–5850 МГц перекрывают обе модели с Wi-Fi.

ГЛОНАСС: проверьте полосу навигационного канала

Для многих машин ГЛОНАСС — не пожелание, а требование: автобусы, транспорт опасных грузов и спецтехнику оснащают аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS. Разница — в полосе антенны: сигналы GPS L1 и Galileo E1 сидят на 1575,42 МГц, BeiDou B1 — на 1561,098 МГц, а ГЛОНАСС L1 занимает участок примерно 1598–1606 МГц.

Для терминала, который должен работать с ГЛОНАСС, годятся первые четыре модели таблицы. Полоса только вокруг 1575 МГц оставляет приёмнику одни спутники GPS, а в городе между домами каждый лишний спутник на счету. Об усилителях навигационных антенн — в статье об антенне GPS/ГЛОНАСС.

Свой передатчик в сантиметрах от навигации

Бортовой роутер передаёт на мощности до 23 дБм (200 мВт), а сигнал спутника у Земли — около минус 130 дБм, и обе антенны стоят в одном корпусе. Пусть развязка между сотовым излучателем и навигационным патчем в общем корпусе — 20 дБ (это допущение для примера). Тогда на вход усилителя ГНСС приходит около +3 дБм собственного передатчика — на 133 дБ сильнее полезного сигнала. Спасает разнос по частоте: ближайшая полоса передачи терминала 1710–1785 МГц начинается примерно на 104 МГц выше верхнего края ГЛОНАСС. Фильтр перед малошумящим усилителем должен подавить её настолько, чтобы усилитель не ушёл в насыщение.

Фильтрацию и расположение излучателей рассчитывает производитель — главный довод за готовую комбинированную антенну. Отдельные навигационную и сотовую антенны разносят хотя бы на полметра.

MIMO в корпусе диаметром 110 мм

Роутеру MIMO нужны два сигнала, которые меняются по-разному. На мачте антенны для этого разносят на полволны и больше, а в «шайбе» на крыше места мало.

На 700 МГц корпус диаметром 110 мм занимает примерно четверть длины волны: развести два сотовых излучателя на полволны невозможно, и различие сигналов создают поляризацией и формой диаграмм. От 1800 МГц корпус уже больше половины длины волны, и разнесение начинает работать в полную силу. Практический вывод: выигрыш от MIMO на крыше сильнее в полосах 1800 и 2600 МГц, чем на 700–900 МГц. Но один кабель на роутер MIMO — всегда хуже: второй вход без сигнала теряет и второй поток, и выбор лучшего сигнала.

Кабельная трасса: где поставить роутер

Кабели идут жгутом через монтажное отверстие. Затухание растёт с длиной и частотой, а тонкий RG174 теряет на метр примерно вдвое больше, чем RG58.

Ориентировочные потери тонкого кабеля RG174 и более толстого RG58 длиной 3 и 6 м. На 3,5 ГГц шесть метров RG174 съедают около 12 дБ, а шесть метров RG58 теряют почти столько же, сколько три метра RG174.

Навигационный канал: потери покрывает усилитель

Пять метров RG174 на 1575 МГц — около 6,4 дБ потерь. Усилитель антенны с коэффициентом 28 дБ покрывает их с запасом: до приёмника доходит примерно 21,6 дБ усиления. Поэтому для ГНСС тонкий кабель допустим, и у всех комбинированных моделей KADAMM навигационный кабель — RG174.

Сотовый канал: потери вычитаются напрямую

У сотовых излучателей усилителя нет, и каждый децибел кабеля вычитается из усиления антенны. Пять метров RG174 на 2600 МГц — около 8,3 дБ. Вместе с усилением 3 дБи у GNSS-LTE2W2-3 вход роутера получает на 5,3 дБ меньше, чем дала бы идеальная изотропная антенна на крыше. При кабеле 1,5 м потери — около 2,5 дБ, итог — +0,5 дБ.

Сравним с антенной внутри салона. Допустим, металлический кузов ослабляет сигнал на 10 дБ, а штатная антенна роутера даёт 2 дБи — итог −8,0 дБ. Антенна на крыше с пятью метрами тонкого кабеля выигрывает лишь 2,7 дБ, а с полутора метрами — 8,5 дБ. Вывод: роутер ставят как можно ближе к антенне — в потолочный короб или верхний отсек, — а к оборудованию в салоне ведут витую пару, у которой потерь радиосигнала нет.

Кабель режет и передачу: из 200 мВт роутера при пяти метрах RG174 до антенны доходит около 30 мВт, при полутора — около 113 мВт.

Когда нужен RG58

На 3500 МГц пять метров RG174 теряют около 9,8 дБ, а RG58 той же длины — около 5,4 дБ. Поэтому у GNSS-5G2W2-4, рассчитанной на 5G и Wi-Fi до 5925 МГц, сотовые и Wi-Fi кабели — RG58, а навигационный остаётся тонким.

Wi-Fi на крыше: для депо, а не для салона

Металлический кузов экранирует салон, поэтому для пассажиров точку доступа ставят с антеннами внутри. Наружный порт Wi-Fi нужен для связи на коротком расстоянии — с точкой доступа в парке, на конечной остановке или с бригадой у спецтехники.

Самая тяжёлая такая задача — выгрузка видеоархива. Посчитаем смену автобуса: 4 камеры по 2 Мбит/с за 16 часов — около 58 ГБ записи.

Архив смены: 4 камеры по 2 Мбит/с за 16 часов — около 58 ГБ. Время выгрузки при реальной скорости канала; через Wi-Fi в депо архив уходит за время стоянки, через 4G — нет.

Через Wi-Fi 5 ГГц в два потока архив уходит меньше чем за час стоянки, через 4G — за половину суток. Поэтому у GNSS-LTE2W2-3 и GNSS-5G2W2-4 Wi-Fi сделан на два порта MIMO: второй порт удваивает скорость выгрузки.

Разъёмы: SMA, RP-SMA, FAKRA и FME

Разъём на конце кабеля должен совпадать с входом оборудования — переходник на каждом из пяти кабелей добавляет потери и пять лишних точек отказа на вибрирующей машине.

• SMA, вилка — у KADAMM GNSS-LTE-2-3, GNSS-LTE2W2-3 и GNSS-L1-4G.
• RP-SMA — у выводов Wi-Fi KADAMM AOU-617/7125-6-2: обычная вилка SMA к такому входу не подходит.
• FAKRA — автомобильный разъём с защёлкой и цветовым ключом, например у KADAMM GNSS-L1B1-27F.
• FME — у KADAMM AM-470-2483-4P на портах 470–960 МГц.

Рация на той же крыше

«Шайбы» ГНСС + 4G + Wi-Fi на диапазоны радиосвязи не рассчитаны. Для связи на 470–490 МГц есть четырёхпортовая KADAMM AM-470-2483-4P: радиосвязь 470–490 МГц (2 дБи), 800–960 МГц, GPS 1571–1579 МГц и Wi-Fi 2400–2483 МГц (по 5 дБи), до 50 Вт на порт, врезное крепление. Навигация у неё — только GPS.

Для VHF и UHF радиостанция получает свою антенну не ближе полуметра от комбинированной — см. статью об автомобильной антенне для рации.

Монтаж на крыше автобуса и спецтехники

• Место — ближе к середине металлической крыши: металл работает как противовес для сотовых излучателей и закрывает навигационный патч от отражений снизу.
• Над антенной не должно быть кондиционера, маяка, багажника и рейлингов выше её корпуса: навигации нужен открытый небосвод, а сотовым излучателям — свободный горизонт.
• Отверстие сверлят одно, кабели проходят жгутом через крепёж. Перед затяжкой гайки проверьте прокладку: место ввода кабеля — самое уязвимое для воды на мойке.
• Каждый кабель маркируют у обоих концов: ГНСС, 4G-1, 4G-2, Wi-Fi-1, Wi-Fi-2. Перепутанные кабели — частая причина «нет навигации» после монтажа.
• На пластиковой или стеклопластиковой крыше под антенну нужна металлическая пластина.

Рабочая температура GNSS-LTE2W2-3 и GNSS-5G2W2-4 — от −40 до +85 °C, вибростойкость GNSS-LTE-2-3 — 10–55 Гц при амплитуде 1,5 мм.

Проверка после монтажа

• Навигация: на открытой площадке приёмник должен видеть спутники всех заявленных систем; если ГЛОНАСС не виден, проверьте полосу антенны по таблице и кабель — не подключён ли он к сотовому входу.
• Питание усилителя ГНСС: у GNSS-LTE-2-3 оно 3–5 В при токе 20 мА по центральной жиле кабеля; приёмник, который не подаёт напряжение на антенный вход, активную антенну «не видит».
• Сотовая связь: сравните уровень и качество сигнала в роутере с антенной на крыше и со штатной антенной на той же стоянке; выигрыш меньше 3–4 дБ — повод проверить длину кабеля и разъёмы.
• Wi-Fi: в парке роутер должен видеть точку доступа на обоих портах.

Что прислать для подбора

• Список оборудования на борту с числом антенных входов каждого.
• Нужные системы навигации: GPS, ГЛОНАСС, BeiDou.
• Сотовые полосы операторов на маршруте и нужен ли 5G.
• Длину трассы от крыши до оборудования и разъёмы на входах.
• Материал крыши и место установки.

Комбинированные антенны KADAMM (КАДАММ) собраны в разделе антенн GPS и ГЛОНАСС, сотовые антенны на крышу — в разделе автомобильных антенн.

Модели KADAMM

Комбинированные антенны KADAMM для крыши транспорта и шкафов телематики.

KADAMM · GNSS-LTE2W2-3

ГНСС + 4G MIMO + Wi-Fi MIMO, 5 кабелей

Диапазон

1575,42–1610 МГц (GPS L1, ГЛОНАСС L1)

Перейти к товару →

KADAMM · GNSS-5G2W2-4

ГНСС + 4G/5G MIMO до 3800 МГц + Wi-Fi MIMO

Диапазон

—

Перейти к товару →

KADAMM · GNSS-LTE-2-3

ГНСС + 4G, два кабеля по 3 м

Диапазон

4G + GPS/BeiDou/ГЛОНАСС

Перейти к товару →

KADAMM · GNSS-L1-4G

GPS + сотовая связь, 3 порта

Диапазон

1573,42–1577,42 / 806–960 / 1710–2170 МГц

Перейти к товару →

KADAMM · AM-470-2483-4P

радиосвязь, сотовая связь, GPS и Wi-Fi

Диапазон

470–490 / 800–960 / 1571–1579 / 2400–2483 МГц

Перейти к товару →