antenni
Helppo ymmärtää! Sen lukemisen jälkeen olet puoliksi antennin asiantuntija
Arvioitu 20 minuuttia lukemisen lopettamiseen
Kuten me kaikki tiedämme, tukiasemat ja matkapuhelimet käyttävät antenneja signaalien lähettämiseen.
Englanninkielinen sana antenna on Antenna, joka tarkoittaa alun perin lonkeroita. Lonkerot ovat kaksi pitkää ohutta lankaa hyönteisen pään päällä. Älä aliarvioi tällaista huomaamatonta asiaa, mutta juuri näiden lonkeroiden lähettämät kemialliset signaalit välittävät erilaista sosiaalista tietoa.
Vastaavasti ihmisten maailmassa langattomassa viestinnässä käytetään antenneja tiedon välittämiseen, mutta hyödyllistä tietoa kuljettavat sähkömagneettiset aallot. Alla oleva kuva on esimerkki matkapuhelimen ja tukiaseman kommunikoinnista keskenään.
Jos nostat päätäsi tutkiaksesi tukiasemaa, huomaat, että tornin huipulla on joitain levymäisiä asioita, mikä on tämän artikkelin päähenkilö: viestintäantenni , yleisin ja matkapuhelimen suora katsekontakti onko tämä tavara.
Tätä antennia kutsutaan suunta-antenniksi, kuten nimestä voi päätellä, että signaalin lähetys on suunnattu. Jos se on sinua päin, signaali vain; jos seisot sen takana, niin sorry, ei palvelualueella!
Tällä hetkellä suurin osa tukiasemista suunta-antennien käytöstä tarvitsee yleensä kolme antennia 360 asteen kattavuuden saavuttamiseksi. Tämän tavaran salaperäisen verhon paljastamiseksi on tarpeen purkaa se, jotta näet, mitä sisällä todella on ladattu.
Sisätyhjä, rakenne ei ole monimutkainen hyvin, koostuu vibraattoreista, heijastinlevystä, syöttöverkosta ja valokupusta. Mitä nämä sisäiset rakenteet tekevät, miten toteuttaa signaalien suuntalähetyksen ja vastaanoton toiminto?
Tämä kaikki on sähkömagneettisesta aallosta alkuun.
Irrotetaan antennin takki
Antennit pystyvät lähettämään tietoa suurilla nopeuksilla, koska ne lähettävät tietoa sisältäviä sähkömagneettisia aaltoja ilmaan, kulkevat valon nopeudella ja saavuttavat lopulta vastaanottoantennin .
Se on kuin matkustajien kuljettamista suurnopeusjunassa. Jos vertaa tietoa matkustajiin, niin ajoneuvo, joka kuljettaa matkustajia: suurnopeusjuna on sähkömagneettinen aalto ja antenni vastaa asemaa, joka hallitsee sähkömagneettisen aallon lähettämistä.
Joten mitä ovat sähkömagneettiset aallot?
Tiedemiehet ovat tutkineet kahta salaperäistä sähkön ja magnetismin voimaa satojen vuosien ajan, mikä huipentui Englannin Maxwellin ehdotukseen, jonka mukaan sähkövirta voi tuottaa sähkökentän läheisyyteen, muuttuva sähkökenttä tuottaa magneettikentän ja muuttuva magneettikenttä sähkökenttä. Lopulta tämä teoria vahvistettiin Hertzin kokeilla.
Kun sähkömagneettinen kenttä on tällaisessa jaksoittaisessa muutoksessa, sähkömagneettiset aallot säteilevät ja etenevät avaruuteen. Katso lisätietoja artikkelista "Sähkömagneettisia aaltoja ei voi nähdä tai koskea, tämän nuoren miehen hassu idea muutti maailman."
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, punainen viiva edustaa sähkökenttää, sininen viiva edustaa magneettikenttää ja sähkömagneettisen aallon etenemissuunta on kohtisuorassa sähkökentän ja magneettikentän suuntaan samanaikaisesti.
Joten, miten antenni lähettää nämä sähkömagneettiset aallot ulos? Kun katsot alla olevaa kuvaa, ymmärrät.
Kahta sähkömagneettista aaltoa tuottavaa johtoa kutsutaan "oskillaattoriksi". Yleensä oskillaattorin koko on puoliaallonpituus, kun parhaat tulokset, joten sitä kutsutaan usein "puoliaaltooskillaattoriksi.
Oskillaattorilla sähkömagneettisia aaltoja voidaan lähettää jatkuvasti. Tämä näkyy alla olevassa kuvassa:
Todellinen oskillaattori näyttää tältä.
Puoliaaltooskillaattori levittää sähkömagneettista aaltoa tilaan jatkuvasti, mutta signaalin voimakkuus ei ole jakautunut tasaisesti tilaan, kuten rengas kuin rengas. Signaali on vahva vaakasuunnassa, mutta heikko pystysuunnassa.
Itse asiassa tukiasemamme kattavuuden on oltava hieman kauempana vaakasuunnassa, kun kaikki, täytyy soittaa ihmiset ovat kentällä; pystysuunnassa korkealle, korkealla ilmassa ei ole paljoa tarvetta lentää kun harjataan Jitterbug-ihmisiä (reitin kattavuus on eri aihe, jonka jälkeen puhe).
Siksi sähkömagneettisen aallon energiapäästöt, vaikka pystysuuntainen puoliaallon oskillaattorin energia on ollut suhteellisen heikko, mutta on myös parannettava edelleen vaakasuuntaan, pystysuuntaan heikentää hieman enemmän.
Energiansäästöperiaatteen mukaan energia ei kasva eikä vähene, ja jos vaakasuuntaista emissioenergiaa halutaan lisätä, on pystysuuntaista energiaa heikennettävä. Siksi ainoa tapa litistää standardi puoliaaltoryhmän energiasäteilyn suuntakartta, kuten alla olevassa kuvassa näkyy.
Joten kuinka tasoittaa se? Vastaus on lisätä puoliaaltooskillaattorien määrää. Monivärähtelyjen emissio keskikonvergenssissa, energian reuna on heikentynyt, säteilysuunta taputuksen litistymisen toteutuminen, energian keskittyminen vaakasuoraan tarkoitukseen.
Suunta-antenneja käytetään yleisimmin yleisissä makrotukiasemajärjestelmissä. Yleensä tukiasema on jaettu 3 sektoriin ja peitetty kolmella antennilla, joista jokainen kattaa 120 asteen kantaman.
Yllä olevasta kuvasta näemme selvästi, että tämä tukiasema koostuu kolmesta sektorista, joissa käytetään kolmea RF-yksikköä, mikä vaatii kolme paria suunta-antenneja toteuttaakseen.
Yllä oleva kaavio on hieman intuitiivisempi. Tukiasema sijaitsee ympyrän keskellä, iso piirakka on jaettu kolmeen osaan, joista jokainen on 120 asteen sektori, joten sitä kutsutaan kolmeksi sektoriksi.
Joten miten antenni saavuttaa sähkömagneettisten aaltojen suunnatun säteilyn?
Taitavaa suunnittelijaa ei todellakaan ole vaikea voittaa. Jos haluat lisätä heijastimen oskillaattoriin, signaali pitäisi säteillä heijastuksen toiselle puolelle takaisin siihen?
Joten lisää vibraattoria niin, että sähkömagneettinen aalto vaakasuunnassa kauemmas, ja lisää sitten heijastinta ohjataksesi suuntaa, kun niin kaksi heittää, suunta-antennin prototyyppi syntyi, sähkömagneettisen aallon päästön suunta seuraavaan kuvaan.
Pääläpän vaakasuora puoli laukaisuun kaukana, mutta pystysuunta tuottaa läpän yläpuolen ja läpän alapuolen, ja samaan aikaan heijastuksen vuoksi ei ole täydellinen, on häntää läpän kohdalla. takaosa, joka tunnetaan nimellä läpän takaosa.
Tässä vaiheessa tulee esiin antennin tärkeimmän mittarin selitys: "vahvistus".
Kuten nimestä voi päätellä, vahvistus tarkoittaa, että antenni parantaa signaalia. On perusteltua sanoa, että antenni ei tarvitse virtaa, vain välittää sille lähetetyn sähkömagneettisen aallon, miten voi olla "voittoa"?
Itse asiassa ei ole "voittoa", avain nähdä kenen kanssa, miten verrata.
Kuten alla olevasta kuvasta näkyy, suhteessa ihanteelliseen pistesäteilylähteeseen ja puoliaaltooskillaattoriin, antenni voi kerätä energiaa pääterälehden suuntaan, lähettää sähkömagneettisen aallon kauemmas, mikä vastaa parannuksen pääterälehden suuntaa. . Toisin sanoen ns. vahvistus on tietyssä suunnassa suhteessa pistesäteilylähteeseen tai puoliaaltooskillaattoriin.
Joten lopulta, kuinka mitata antennin pääventtiilin peitto ja vahvistus? Tämä edellyttää "keilanleveyden" käsitteen käyttöönottoa. Kutsumme pääläppää molemmilla puolilla keskiviivaa sähkömagneettisen aallon intensiteetin vaimenemiseksi puoleen säteen leveysalueesta.
Koska intensiteetin vaimennus on puoli, eli 3dB, joten säteen leveyttä kutsutaan myös "puolitehokulmaksi" tai "3dB tehokulmaksi".
Yhteinen antenni puoli teho kulma 60 ° useimmat, on myös joitakin kapeampia 33 ° antenni. Mitä kapeampi puolitehokulma, sitä kauemmaksi signaali leviää pääventtiilin suuntaan, sitä suurempi on vahvistus.
Alas yhdistämme vaaka- ja pystyantennikaaviot, saamme kolmiulotteisen säteilykaavion, se näyttää paljon intuitiivisemmalta.
Ilmeisesti takaläpän olemassaolo tuhoaa suunta-antennin suuntaavuuden, on minimoitava. Etu- ja takaläpän välistä energiasuhdetta kutsutaan "ennen ja jälkeen suhteeksi", mitä suurempi arvo, sitä parempi, on tärkeä antennin indikaattori.
Läpän yläpuolen arvokas voima laukaistaan taivaalle turhaan, mutta ei myöskään ole pieni hukka, joten suunta-antennien suunnittelussa tulisi yrittää minimoida läpän yläpuolen vaimennus.
Lisäksi pääläpän ja alemman sivuläpän välissä on antennin suunnittelussa joitain reikiä, jotka tunnetaan myös nimellä nolla-laskeman alaosa, jotka johtavat antenniin lähempänä signaalin paikkaa. näiden reikien minimoimiseksi, joka tunnetaan nimellä "nollapisteen täyttö".
Olla rehellinen antennin kanssa
Toinen tärkeä antennien käsite on polarisaatio.
Kuten aiemmin mainittiin, sähkömagneettisten aaltojen eteneminen on olennaisesti sähkömagneettisten kenttien etenemistä, ja sähkökentillä on suunta.
Jos sähkökentän suunta on kohtisuorassa maahan, kutsumme sitä pystysuunnassa polarisoiduksi aalloksi. Samoin maanpinnan suuntaisesti se on vaakasuoraan polarisoitunut aalto.
Jos sähkökentän suunta muodostaa 45° kulman maan kanssa, kutsutaan sitä ±45° polarisaatioksi.
Sähkömagneettisten aaltojen ominaisuuksien vuoksi päätettiin, että signaalin vaakasuora polarisaation eteneminen lähellä maata tuottaa polarisaatiovirtaa maan pinnalle, joten sähkökentän signaalin nopea vaimennus ja pystypolarisaatio ei ole helppo tuottaa polarisaatiovirtaa. , jolloin vältetään merkittävä energian vaimeneminen signaalin tehokkaan etenemisen varmistamiseksi.
Optimointijärjestelmänä käytetään nyt valtavirran antenneja ± 45 ° kahta polarisaatiomenetelmää päällekkäin kahdella oskillaattorilla yksikössä muodostamaan kaksi ortogonaalista polarisaatioaaltoa, joka tunnetaan nimellä kaksoispolarisaatio. Tämä toteutus suorituskyvyn varmistamiseksi samalla parantaa myös antennin integrointia huomattavasti.
Tästä syystä antennikaaviot haluavat piirtää sisään useita haarukoita, nämä haarukat edustavat sekä polarisaation suuntaa kuvaannollisesti että oskillaattorien määrää.
Suurella vahvistuksella suuntaava antenni , roikkuu suoraantornissa voi olla ?
On selvää, että riippuvat matalat rakennukset peittävät liikaa, ei; roikkuu korkealla, kukaan ei ole ilmassa, signaalin hukkaa, ja anna signaalin levitä liian pitkälle, tukiasema voi tuskin hyväksyä, mutta matkapuhelimen lähetysteho on liian pieni, lähetettiin tukiasemaa ei voida vastaanottaa.
Siksi tämän antennin on lähetettävä signaaleja maahan, jossa on ihmisiä, ja peittoaluetta on valvottava. Tämä edellyttää, että antenni on kallistettu alaspäin kulmassa, kuten katuvalaisin, jokainen antenni vastaa oman alueensa peittävyydestä.
Tämä esittelee antennin alaskallistuksen käsitteen.
Kaikissa antenneissa on kiinnityskannattimessa kulma-asteikolla varustettu nuppi, ja kääntämällä nuppia ohjaamaan kannattimen mekaanista liikettä, alaspäin kallistuskulmaa voidaan säätää. Joten alaskallistuksen säätämistä tällä tavalla kutsutaan myös mekaaniseksi alaskallistukseksi.
Tällä tavalla on kuitenkin kaksi ilmeistä haittaa.
Ensimmäinen on vaikeus. Tehdäkseen verkon optimoinnin säätää kulmaa, tarvitset insinöörejä kiivetä torniin asemalla, todellinen vaikutus, mitä ei ole tarpeeksi hyvä sanoa, se on hankalaa, korkeat kustannukset.
Toinen on, että mekaaninen kallistuksen säätö on liian yksinkertainen ja karkea, ja antennin pystykomponentin ja vaakakomponentin amplitudi on muuttumaton, joten se johtaa peittosuuntakartan litistymiseen, mikä johtaa vääristymiin.
Kun niin paljon vaivaa, kattavuus ennen ja jälkeen säädön on täysin muuttunut, on vaikea saavuttaa haluttua vaikutusta, mutta myös johtuen ylöspäin kaarevuus takaterälehden johtaa myös muihin tukiaseman häiriöihin, joten mekaaninen kallistuskulma voidaan säätää vain pienin askelin.
Joten onko parempaa tapaa?
On todella tapa, on käyttää sähköistä kallistusta. Elektronisen alaskallistuksen periaate on muuttaa yhteisen linjaryhmän antennioskillaattorin vaihetta, muuttaa pystykomponentin amplitudia ja vaakakomponentin kokoa, muuttaa syntetisoidun komponentin kentänvoimakkuutta siten, että antennin pystysuunta on alaskallistus.
Eli sähköinen alas kallistus ei todellakaan tarvitse antaa antennin kallistaa, tarvitsee vain insinöörejä tietokoneen edessä, osoita ja napsauta hiirtä, ohjelmiston säätö voi olla. Lisäksi elektroninen kallistus ei aiheuta säteilysuuntakartan vääristymistä.
Elektronisen kallistuksen yksinkertaisuus ja mukavuus ei synny tyhjästä, vaan alan yhteisten ponnistelujen kautta.
Vuonna 2001 useat antennivalmistajat kokoontuvat, perustavat AISG-nimisen organisaation (Antenna Interface Standards Group) ja haluavat standardoida ESC-antennin rajapinnan.
Tähän asti sopimuksesta on ollut kaksi versiota: AISG 1.0 ja AISG 2.0.
Näillä kahdella protokollalla, vaikka antenni ja tukiasema olisivat eri valmistajien valmistamia, niin kauan kuin ne noudattavat samaa AISG-protokollaa, ne voivat välittää antennin kallistuksen ohjaustiedot toisilleen ja toteuttaa kallistuksen etäsäädön. kulma.
AISG-protokollan kehityksen myötä pystysuuntaisen kallistuskulman lisäksi pystysuuntaisen kallistuskulman lisäksi myös vaakasuuntaista atsimuuttikulmaa ja pääläpän leveyttä ja vahvistusta voidaan säätää etänä.
Lisäksi kunkin operaattorin langattomien taajuuksien lisääntymisen ja 4G:n MIMO:n ja muiden teknologioiden vaatimien antenniporttien määrän dramaattisen lisääntymisen vuoksi antenni on myös vähitellen kehittymässä yksitaajuisesta kaksoisportista moniportiksi. taajuus moniportti.
Antenniperiaate näyttää yksinkertaiselta, mutta suorituskyvyn tavoittelulla ei ole loppua. Tämä artikkeli tähän pisteeseen, on vain laadullinen kuvaus perustiedot tukiaseman, kuten syvemmälle mysteerin sisällä, miten paremmin tukea kehitystä 5G, aalto viestinnän ihmiset ovat edelleen ylös ja alas ja etsiä!
