Как устроена панельная антенна
Панельная антенна — это плоский корпус, внутри которого перед металлическим экраном (рефлектором) стоят излучатели: диполи или печатные элементы. Экран отражает излучение вперёд, поэтому панель светит в одну сторону широким лучом, а назад почти не излучает. Чем больше излучателей стоит друг над другом, тем уже луч по вертикали и тем выше усиление.
Этим панель отличается от всенаправленной антенны, которая светит по кругу, и от антенны Яги, у которой узкий луч в обе плоскости. Панель — промежуточный вариант: сектор 60–120° по горизонтали при компактном корпусе, который удобно повесить на стену или мачту.
Панель собирает мощность в сектор перед собой и почти не светит назад; чем уже луч, тем выше усиление.
Ширина луча и усиление
Антенна не создаёт мощность, она собирает её в луч. Поэтому усиление и ширина луча связаны: чем уже луч в обеих плоскостях, тем выше усиление. Для прикидки пользуются формулой G ≈ 10·lg(30000 / (θг·θв)), где θг и θв — ширина луча по горизонтали и вертикали в градусах. Она учитывает типичный КПД антенны и даёт порядок величины.
| Луч по горизонтали × вертикали | Усиление по формуле |
|---|---|
| 90° × 60° | 7,4 дБи |
| 65° × 65° | 8,5 дБи |
| 65° × 30° | 11,9 дБи |
| 65° × 15° | 14,9 дБи |
| 33° × 15° | 17,8 дБи |
Отсюда видно, зачем антеннам базовых станций высокий корпус: при ширине 65° по горизонтали узкий луч по вертикали добавляет 6–10 дБ. Для помещения такое усиление не нужно — там важнее широкий луч, чтобы закрыть зону целиком.
Четыре группы панелей в каталоге
| Назначение | Моделей | Усиление | Луч по горизонтали |
|---|---|---|---|
| внутренние направленные для DAS и репитеров | 41 | 5,0–17,0 дБи | 25–110° |
| наружные для репитеров и усилителей | 15 | 5,0–17,0 дБи | 35–90° |
| для малых сот и частных сетей | 23 | 8,5–15,8 дБи | 65–90° |
| УКВ 380–500 МГц для радиосвязи | 4 | 11,5–15,0 дБи | 65–65° |
Внутренние направленные
Внутренние панели ставят в распределённых системах покрытия зданий: в длинных коридорах, у стены большого зала, в паркингах и на складах. Они шире по лучу и с меньшим усилением, чем уличные, зато многодиапазонные — одна панель закрывает сотовые диапазоны от 698 до 2700 МГц, а часто и 3,5 ГГц. Корпус рассчитан на потолок или стену и не бросается в глаза.
Наружные для репитеров
Уличная панель на репитере работает как донорская антенна: её направляют на базовую станцию оператора. Здесь важны усиление, защита от ветра и влаги и подавление излучения назад — чтобы усиленный сигнал из здания не возвращался к донорской антенне и не возбуждал репитер.
Для малых сот
Панели малых сот и частных сетей — многопортовые антенны с двумя поляризациями: они дают MIMO 2×2 и 4×4 для LTE и 5G на площадке предприятия, стадиона или торгового центра.
УКВ
Панели 380–500 МГц нужны радиосетям TETRA, DMR и LTE-450, когда зону надо закрыть в одну сторону: вдоль трассы, с края территории или со стены здания.
Поляризация и MIMO
У простых панелей одна вертикальная поляризация и один порт. Современные панели для сотовой связи — двухполяризационные: излучатели наклонены на +45° и −45°, у антенны два независимых порта на каждый диапазон. Это даёт MIMO 2×2 из одного корпуса; четыре порта — MIMO 4×4. Для MIMO оба порта подключают к разным выходам радиомодуля или репитера, а не соединяют делителем.
Развязка между портами поляризаций — не хуже 25–30 дБ; она показывает, насколько каналы независимы. Кросс-поляризационная развязка по лучу говорит о том же в направлении излучения.
Кросс-поляризация в помещении
Внутри здания сигнал многократно отражается от стен, и поляризация перемешивается. Поэтому в помещениях двухполяризационные антенны работают на MIMO особенно хорошо: два канала приходят к телефону разными путями и почти не мешают друг другу. Скорость передачи данных растёт без увеличения мощности.
Отношение вперёд/назад
Отношение вперёд/назад — насколько излучение назад слабее, чем в главном направлении. У хороших панелей это 25 дБ и больше. Параметр важен в двух случаях: когда за антенной другая сота или соседний объект, которым нельзя мешать, и в репитерах, где донорская и внутренние антенны должны «не видеть» друг друга.
Диапазоны: сколько систем через одну панель
Внутренние панели делают многодиапазонными: одна антенна пропускает сигналы 2G, 3G, 4G и 5G всех операторов от 698 до 2700 МГц, а новые модели — и до 3800 или 6000 МГц. Это позволяет строить одну кабельную сеть для всех операторов, а новые диапазоны добавлять без замены антенн. Усиление и ширина луча при этом разные на разных частотах: на верхних частотах луч уже, а усиление выше — это видно в таблице характеристик каждой модели.
Уличные донорские панели чаще узкополосные или двухдиапазонные: они настроены на те диапазоны, которые усиливает репитер. Лишний диапазон донорской антенне не нужен — он только принесёт помехи.
Сколько панелей нужно в здании
Число антенн определяют расчётом покрытия: уровень сигнала на выходе системы, потери в кабеле и делителях, усиление антенны и затухание в стенах. Для прикидки: в открытом зале или коридоре одна панель закрывает 30–50 метров по лучу, в помещении с перегородками — заметно меньше. Бетонная стена ослабляет сигнал на 10–20 дБ, поэтому за стеной ставят отдельную антенну, а не пытаются «пробить» её усилением.
В смешанных зданиях комбинируют антенны: всенаправленные потолочные — в офисах и холлах, панели — в коридорах, атриумах и паркингах. Так уровень сигнала выходит ровнее, а мощность не тратится на стены.
Монтаж и крепление
Внутренние панели крепят на стену или колонну кронштейном, часто с регулировкой наклона. Кабель подводят снизу или сбоку так, чтобы разъём не был нагружен. Уличные панели ставят на трубостойку хомутами, проверяют ветровую нагрузку и заземляют кронштейн. Направление выставляют по компасу или по уровню сигнала на репитере — поворачивая антенну на несколько градусов и сравнивая показания.
Где ставить панель
- В коридоре — в торце, лучом вдоль коридора: одна панель закрывает десятки метров.
- В зале — на стене, лучом в зал; для больших залов — две панели с противоположных стен.
- В паркинге — у въезда или на колонне, лучом вдоль ряда.
- Снаружи — на мачте или кронштейне выше соседних крыш, лучом на базовую станцию или на зону.
- Не ставьте панель вплотную к металлическим конструкциям перед ней — они отражают и дробят луч.
Наклон. Снаружи панель наклоняют вниз на несколько градусов, чтобы луч не уходил выше зоны. У панелей с узким вертикальным лучом лишний наклон заметно сдвигает дальнюю границу покрытия.
Панели для 5G
Для диапазона 3,5 ГГц нужны антенны, рассчитанные именно на него: у многих старых панелей верхняя граница — 2700 МГц. На 3,5 ГГц затухание в стенах и перекрытиях выше, поэтому антенны ставят чаще, а для MIMO 4×4 берут четырёхпортовые панели. В каталоге KADAMM есть панели, перекрывающие и сотовые диапазоны, и 3300–4200 МГц, — одна антенна на все системы.
Типовые ошибки
- Панель поставили посреди помещения лучом в стену — половина мощности уходит в бетон.
- Донорская панель смотрит в ту же сторону, что и внутренние антенны, — репитер самовозбуждается.
- Два порта MIMO соединили делителем — MIMO не работает, а потери выросли на 3 дБ.
- Панель повесили за металлической конструкцией или в нише — луч дробится и отражается.
- На улицу поставили внутреннюю панель — корпус не рассчитан на влагу и ультрафиолет.
- Не учли, что многодиапазонная панель на верхних частотах светит уже, — на 2,6 и 3,5 ГГц появились провалы.
Проверка после установки
После монтажа измеряют КСВН тракта со стороны оборудования и уровень сигнала в контрольных точках зоны: у антенны, на краю луча и в самом дальнем месте. Если уровень на краю ниже расчётного, проверяют направление и наклон панели, затем потери в кабеле. Для донорской антенны дополнительно смотрят качество сигнала базовой станции — не только уровень, но и соотношение сигнал/шум.
Панель, всенаправленная антенна или Яги
| Задача | Что ставить |
|---|---|
| помещение с зоной вокруг точки установки | всенаправленная потолочная антенна |
| коридор, зал, паркинг с одной стороны | внутренняя панель |
| донорская антенна репитера, базовая станция близко | наружная панель |
| донорская антенна, базовая станция далеко | антенна Яги или логопериодическая с узким лучом |
| площадка частной сети LTE/5G | многопортовая панель с MIMO |
Что уточнить перед выбором
- Диапазоны: все системы и операторы, которые пойдут через антенну.
- Зона покрытия: размеры, форма, где будет стоять антенна.
- Внутренняя или наружная установка, крепление и наклон.
- Нужно ли MIMO — число портов.
- Разъёмы и кабель: 4.3-10, N или 7-16.
- Для донорской антенны — направление и расстояние до базовой станции.
- Требования к внешнему виду: цвет корпуса и размер для интерьера.
- Будут ли через антенну идти несколько операторов — тогда нужна низкая интермодуляция.
- Нужен ли электрический наклон луча.
Модели KADAMM
Панели — в разделах внутренних антенн, антенн для репитеров, малых сот и антенн для раций.
| Частоты | 698–960 / 1710–2700 МГц |
| Усиление | 10 дБи |
| Луч | 50° |
| Частоты | 617–960 / 1695–2700 / 3300–4200 / 4800–6000 МГц |
| Усиление | 8 дБи |
| Луч | 70° |
| Частоты | 468–700 МГц |
| Усиление | 11 дБи |
| Луч | 90° |
| Частоты | 380–500 МГц |
| Усиление | 11,5 дБи |
| Луч | 65° |