4. Антенны и их характеристики.

Для излучения радиоволн на MS и BTS используют антенны. Антенну характеризует диаграмма излучения. Ее представляют графически в виде зависимости логарифма излучаемой мощности в полярной системе координат по отношению к направлению, где эта мощность максимальна. Диаграммы излучения, приводимые в спецификациях к антеннам, получены при размещении антенн в свободном пространстве. В реальных условиях диаграмма излучения становится более сложной за счет окружающих антенну объектов. Поэтому фактическую эффективность антенны проверяют на местности.

При определении характеристик антенны часто используют понятие изотропной (ненаправленной) антенны, излучающей равномерно по всем направлениям. Излучение реальной антенны характеризуют коэффициентом усиления (antenna gain). У реальных антенн излучение мощности сконцентрировано в определенных направлениях. Коэффициент усиления антенны по отношению к изотропному излучателю – это логарифм отношения мощности, излучаемой изотропной антенной, к мощности, излучаемой реальной антенной, для создания в определенной точке заданной напряженности поля. Коэффициент усиления антенн по отношению к изотропному излучателю рассчитывают в децибелах, а в обозначении единиц используют дБi или dBi.

Иногда вместо изотропного излучателя в качестве базы выбирают полуволновую дипольную антенну (рис.4.1). Ее диаграммы излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях приведены на рис. 4.1б,в. Можно определять коэффициент усиления реальной антенны по отношению к максимальному излучению дипольной антенны в дБd (dBd). Различие в коэффициентах усиления в дБd и дБi составляет 2,15 дБ: дБi = дБd + 2,15 (рис.4.3). Ширину диаграммы излучения оценивают углом раскрыва диаграммы направленности при спаде коэффициента усиления на 3 дБ (рис. 4.4).

Реальные направленные антенны, используемые в системах подвижной связи имеют диаграммы излучения вида, представленного на рис. 4.2. В вертикальной плоскости это в большинстве случаев узкий луч шириной от 5 до 20. В горизонтальной плоскости ширину луча определяют требуемым раскрывом диаграммы направленности.

Современная направленная антенна для базовой станции – это панельная антенна, выполненная в виде фазированной антенной решетки. Применяют антенны с обычной вертикальной поляризацией излучения электрического поля и с двойной поляризацией (рис. 4.5) для обеспечения разнесенного приема по поляризации. Выпускают как однодиапазонные, так и двухдиапазонные панельные антенны, которые могут одновременно излучать (принимать) сигналы в наложенных сетях GSM 900/1800. Ряд антенн формирует в вертикальной плоскости наклоненный к Земле (прижатый) на 3 - 15 луч, что снижает помехи в соседних сотах. Как пример, в приложении к гл.4 приведены характеристики антенн для систем подвижной связи, выпускаемых фирмой Kathrein.