Что стоит на вышке сотовой связи
Базовая станция состоит из двух частей: оборудование — радиомодули и блок обработки — и антенны, которые излучают сигнал в эфир. Антенны поднимают на вышку, мачту или крышу, чтобы сигнал уходил поверх застройки и деревьев. Радиомодули ставят рядом с антеннами или внизу, в аппаратной, и соединяют с антеннами кабелем.
Зону вокруг опоры делят на сектора. Типовая схема — три сектора через 120°, в каждом своя антенна со своим лучом. Так станция обслуживает больше абонентов, чем одна круговая антенна: каждый сектор работает со своей частью нагрузки, а соседние меньше мешают друг другу.
Поэтому антенну сотовой связи на вышке почти всегда называют секторной, или панельной: это вытянутый вертикальный корпус длиной от метра до почти трёх, закреплённый на трубе кронштейнами.
Что внутри секторной панели
Излучатели
Основа панели — столбик одинаковых излучателей, каждый из двух перекрещенных диполей. Сигнал подаётся на все излучатели сразу, и их поля складываются в узкий по вертикали луч: энергия уходит к горизонту, а не в небо и не под опору.
Рефлектор
Металлический экран позади излучателей разворачивает излучение вперёд и задаёт ширину сектора по горизонтали. Назад уходит лишь малая доля энергии — это видно по коэффициенту защитного действия в паспорте.
Распределительная схема и фазовращатели
Мощность от разъёма к излучателям разводит полосковая или кабельная схема. В неё встроены фазовращатели: сдвигая фазу между верхними и нижними излучателями, они наклоняют луч вниз. Двигает фазовращатели ручка или привод RET.
Радом
Кожух из стеклопластика или пластика защищает начинку от дождя, льда и ультрафиолета и почти не ослабляет сигнал. Разъёмы выведены на нижний торец, чтобы вода не затекала внутрь.
Зачем две поляризации ±45°
Каждый излучатель содержит два диполя под углом +45° и −45°. Это две независимые антенны в одном месте: радиомодуль получает два канала для MIMO и разнесённого приёма. Наклонные поляризации выбраны потому, что сигнал от телефона, который человек держит как угодно, одинаково хорошо принимается обеими.
Отсюда правило счёта: одна излучающая система — это два порта. У панелей KADAMM на 2 и 4 порта одна или две системы, у многодиапазонных — до 20 портов.
Длина панели и усиление
Чем больше излучателей в столбике, тем уже луч по вертикали и выше усиление. Поэтому длинная панель «светит» дальше, но тяжелее и сильнее нагружает опору ветром. Зависимость видна на секторных панелях KADAMM:
| Длина полотна | Моделей | Усиление |
|---|---|---|
| до 1,2 м | 5 | 14,5–17,3 дБи |
| 1,2–1,6 м | 37 | 14,3–20,5 дБи |
| 1,6–2,2 м | 39 | 13,8–20,4 дБи |
| более 2,2 м | 39 | 15,8–20,4 дБи |
Внутри одной группы разброс заметный: на усиление влияют и ширина луча по горизонтали, и полоса — в высоких диапазонах длина волны меньше, и на той же длине помещается больше излучателей.
Ширина луча и число секторов
Ширина луча по горизонтали — второй главный параметр панели. Она определяет, сколько секторов ставят на площадку.
| Ширина луча | Секторных панелей KADAMM | Где применяют |
|---|---|---|
| 33° | 8 | шесть секторов, трассы, узкие зоны |
| 65° | 107 | классическая трёхсекторная площадка |
| 90° | 4 | широкий сектор, край застройки |
Узкий луч даёт больше усиления при той же длине и меньше перекрытие соседних секторов, но требует больше антенн на опоре. Отдельный класс — многолучевые панели, которые делят сектор на 2–5 узких лучей в одном корпусе.
Как антенна наклоняет луч
Луч панели направлен чуть ниже горизонта: если поднять его выше, сигнал уйдёт в соседние соты, если опустить сильно — зона сожмётся вокруг опоры. Наклон бывает механическим — кронштейном отклоняют весь корпус — и электрическим, фазовращателями внутри.
Электрический наклон удобнее: форма сектора не искажается, а с блоком RET угол меняют из аппаратной по протоколу AISG. Из 120 секторных панелей KADAMM на 2–20 портов встроенный или съёмный RET есть у 119.
Сколько диапазонов помещается в одну панель
Операторы работают сразу в нескольких полосах: низкие 700–900 МГц для покрытия и высокие 1800–2600 МГц для ёмкости. Ставить отдельную антенну под каждую полосу негде, поэтому в одном радоме собирают несколько массивов излучателей.
| Портов | Секторных панелей KADAMM |
|---|---|
| 2 | 22 |
| 4 | 20 |
| 6 | 17 |
| 8 | 22 |
| 10 | 10 |
| 12 | 16 |
| 14 | 5 |
| 16 | 7 |
| 20 | 1 |
Каждая пара портов — отдельная излучающая система со своим наклоном. Многодиапазонная панель тяжелее и длиннее, но заменяет две-три антенны на секторе.
Антенны 5G на вышке
Для 5G на 3,5 ГГц используют решётки с формированием луча: радиомодуль управляет фазой колонн излучателей и направляет узкий луч на абонента. Их ставят отдельно или объединяют с обычными массивами FDD в одной панели.
В разделе антенн 5G KADAMM 20 комбинированных антенн TDD + FDD, 9 решёток с формированием луча и 9 гибридных антенн с двухлучевым массивом.
Как читать паспорт секторной антенны
| Параметр | Что означает |
|---|---|
| Диапазон частот | полосы, в которых антенна согласована и держит заявленные параметры |
| Поляризация ±45° | две наклонные поляризации на каждую систему, два порта |
| Усиление, дБи | насколько антенна усиливает сигнал в направлении максимума |
| Ширина ДН по уровню −3 дБ | ширина луча по горизонтали и вертикали |
| Электрический наклон | пределы наклона луча фазовращателями |
| Защитное действие | во сколько раз меньше излучение назад |
| Развязка | насколько независимы порты одной системы и разных систем |
| Интермодуляция IM3 | уровень паразитных продуктов при двух мощных несущих |
| Ветровая нагрузка | сила ветра на антенну — для расчёта опоры |
Что антенна требует от опоры
Антенну выбирают не только по радиопараметрам. Опора должна выдержать её массу вместе с кронштейном и, главное, давление ветра на широкий корпус. Для этого в паспорте указаны масса и ветровая нагрузка при 150 км/ч спереди, сбоку и сзади. По антеннам KADAMM картина такая:
| Группа | Моделей | Масса антенны | Нагрузка спереди при 150 км/ч |
|---|---|---|---|
| Секторные MIMO | 42 | 4,6–42 кг | 40–1499 Н |
| Многодиапазонные | 78 | 12–56,8 кг | 70–1579 Н |
| Антенны 5G | 38 | 6,5–75 кг | 263–1713 Н |
Проектировщик опоры суммирует нагрузки от всех антенн, радиомодулей и кабелей на площадке. Замена трёх двухпортовых панелей на многодиапазонные может потребовать проверки конструкции, даже если число антенн не изменилось. Большинство моделей крепится на трубу диаметром Ø50–Ø115 мм.
Как панель ставят на опору
- Азимут. Каждый сектор разворачивают по проекту: обычно 0°, 120° и 240° с поправкой на застройку и соседние станции.
- Механический наклон. Кронштейн позволяет отклонить корпус вниз — у секторных панелей KADAMM в пределах 0–15°.
- Разъёмы вниз. Панель ставят разъёмами к земле, перемычки подводят с петлёй, чтобы вода стекала мимо разъёма.
- Заземление и грозозащита. Корпус, кронштейн и кабели заземляют по проекту площадки.
- Проверка линии. После монтажа измеряют КСВН и интермодуляцию, а наклон RET задают из аппаратной.
Интермодуляция: почему антенна может мешать сама себе
Когда через антенну идут две мощные несущие, на неоднородностях металла и в плохих контактах возникают паразитные сигналы. Они попадают в полосу приёма и поднимают шум у самой станции. Параметр IM3 показывает уровень этих продуктов при двух несущих по 43 дБм: чем ниже, тем лучше.
| IM3 в паспорте | Антенн KADAMM |
|---|---|
| ≤−153 дБн | 98 |
| ≤−150 дБн | 72 |
Паспортное значение достигается только в исправной линии: одна перемычка с грязным разъёмом портит результат всей антенны. Поэтому контроль интермодуляции — обязательная часть приёмки площадки.
Малые соты и многолучевые антенны
Не каждая антенна сотовой связи висит на вышке. Там, где большая панель неуместна или перегружена, ставят компактные антенны малых сот на столбах и фасадах, а на площадках с высокой нагрузкой — многолучевые панели. В подразделе KADAMM фиксированных панелей — 19, многолучевых антенн — 10, решётчатых — 2, всенаправленных — 1; высота корпуса — от 200 мм.
Что стоит рядом с антенной
Между антенной и радиомодулем бывает не только кабель. Сумматоры сводят несколько систем в один кабель, фильтры разделяют полосы и подавляют помехи, мачтовые усилители поднимают слабый принятый сигнал у самой антенны, а инжекторы питания подают по фидеру питание для RET и усилителей.
Что чаще всего ломается
- Разъёмы: плохо затянутый или негерметичный разъём даёт интермодуляцию и рост КСВН, а вода внутри — отказ системы.
- Блок RET: при отказе привода наклон остаётся в последнем положении; блок меняют, не снимая антенну.
- Кронштейн: ослабленное крепление сбивает азимут и наклон после сильного ветра.
- Кабельные перемычки: трещины оболочки и перегибы у разъёмов.
Поэтому после монтажа проверяют КСВН и интермодуляцию всей линии, а при обслуживании — затяжку, герметизацию и положение антенны.
Сама панель при этом служит долго: излучатели и рефлектор под радомом не изнашиваются, а стеклопластиковый кожух рассчитан на солнце, мороз и обледенение. Чаще антенну меняют не из-за поломки, а когда оператору нужны новые диапазоны, больше портов или 5G — и тогда на тот же кронштейн ставят многодиапазонную модель.
Модели KADAMM
Мы производим 190 антенн для базовых станций сотовой связи и блоки RET к ним:
| Раздел | Моделей | Усиление | Страница |
|---|---|---|---|
| Секторные MIMO 2×2 и 4×4 | 42 | 13,8–20,5 дБи | Раздел |
| Многодиапазонные секторные | 78 | 15,5–19,7 дБи | Раздел |
| Антенны 5G | 38 | 15,2–19,7 дБи | Раздел |
| Многолучевые и малых сот | 32 | 6–23,5 дБи | Раздел |
| Блоки RET | 7 | — | Раздел |
