antena
Viegli saprast! Pēc tā izlasīšanas jūs esat puse antenas eksperts
Aptuvenais laiks ir 20 minūtes, lai pabeigtu lasīšanu
Kā mēs visi zinām, antenas izmanto bāzes stacijas un mobilie tālruņi, lai pārraidītu signālus.
Vārds antena angļu valodā ir Antenna, kas sākotnēji nozīmē taustekļi. Taustekļi ir divas garas, plānas stieples kukaiņa galvas augšpusē. Nenovērtējiet par zemu tik neuzkrītošu lietu, bet tieši ķīmiskie signāli, ko sūta šie taustekļi, nodod dažādu sociālo informāciju.
Tāpat cilvēku pasaulē bezvadu sakari izmanto arī antenas informācijas pārraidei, taču tieši elektromagnētiskie viļņi nes noderīgu informāciju. Tālāk redzamajā attēlā ir parādīts mobilā tālruņa un bāzes stacijas savstarpēja saziņas piemērs.
Ja pacelsiet galvu, lai rūpīgi izpētītu bāzes staciju, jūs atklāsit, ka torņa augšpusē ir dažas plāksnēm līdzīgas lietas, kas ir šī raksta galvenais varonis: sakaru antena , visbiežāk un mobilā tālruņa tiešais acu kontakts . vai šī ir prece.
Šo antenu sauc par virziena antenu, kā norāda nosaukums, signāla emisija ir vērsta. Ja tas ir vērsts pret jums, signāls vienkārši; ja stāvi aiz tā, tad atvainojos, ne servisa zonā!
Pašlaik lielākajai daļai bāzes staciju, kas izmanto virziena antenas, parasti ir nepieciešamas trīs antenas, lai pabeigtu 360 grādu pārklājumu. Lai atklātu šīs preces noslēpumaino plīvuru, tas ir jānojauc, lai redzētu, kas patiesībā ir iekrauts iekšpusē.
Iekšējais tukšums, struktūra nav sarežģīta labi, sastāv no vibratoriem, reflektora plāksnes, barošanas tīkla un radoma. Ko šīs iekšējās struktūras dara, kā realizēt signālu virziena pārraides un uztveršanas funkciju?
Tas viss ir no elektromagnētiskā viļņa līdz sākumam.
Antenas apvalka novilkšana
Antenas spēj pārraidīt informāciju lielā ātrumā, jo tās izstaro elektromagnētiskos viļņus, kas satur informāciju, gaisā, pārvietojoties ar gaismas ātrumu un galu galā sasniedzot uztverošo antenu .
Tas ir tāpat kā pasažieru pārvadāšana ātrvilcienā. Ja salīdzina informāciju ar pasažieriem, tad transportlīdzeklis, kas pārvadā pasažierus: ātrvilciens ir elektromagnētiskais vilnis, un antena ir stacijas ekvivalents, kas pārvalda elektromagnētiskā viļņa nosūtīšanu.
Tātad, kas ir elektromagnētiskie viļņi?
Zinātnieki ir pētījuši divus noslēpumainos spēkus - elektrību un magnētismu simtiem gadu, sasniedzot kulmināciju ar Anglijas Maksvela ierosinājumu, ka elektriskā strāva var radīt elektrisko lauku tās tuvumā, mainīgs elektriskais lauks rada magnētisko lauku un mainīgs magnētiskais lauks rada elektriskais lauks. Galu galā šo teoriju apstiprināja Herca eksperimenti.
Ar elektromagnētisko lauku šādā periodiskā transformācijā elektromagnētiskie viļņi izstaro un izplatās kosmosā. Sīkāku informāciju skatiet rakstā "Elektromagnētiskos viļņus nevar redzēt vai pieskarties, šī jaunā cilvēka dīvainā ideja mainīja pasauli".
Kā parādīts attēlā iepriekš, sarkanā līnija apzīmē elektrisko lauku, zilā līnija apzīmē magnētisko lauku, un elektromagnētiskā viļņa izplatīšanās virziens ir perpendikulārs elektriskā lauka un magnētiskā lauka virzienam vienlaikus.
Tātad, kā antena sūta šos elektromagnētiskos viļņus? Apskatot zemāk redzamo attēlu, jūs sapratīsit.
Divus vadus, kas rada elektromagnētiskos viļņus, sauc par "oscilatoriem". Kopumā oscilatora izmērs ir puse viļņa garuma, kad vislabākie rezultāti, tāpēc to bieži sauc par "pusviļņu oscilatoru".
Izmantojot oscilatoru, elektromagnētiskos viļņus var izstarot nepārtraukti. Tas ir parādīts zemāk esošajā attēlā:
Īsts oscilators izskatās šādi.
Pusviļņa oscilators nepārtraukti izplata elektromagnētisko viļņu telpā, bet signāla stiprums telpā nav vienmērīgi sadalīts, piemēram, gredzens kā riepa. Signāls ir spēcīgs horizontāli, bet vājš vertikāli.
Patiesībā mūsu bāzes stacijas pārklājumam ir jābūt nedaudz tālāk horizontālā virzienā, galu galā, jāzvana cilvēki ir uz zemes; vertikālais virziens uz lielu augstumu, augstu gaisā nav īpaši jālido, skraidot džiterbugus (maršruta pārklājums ir cita tēma, kam seko saruna).
Tāpēc elektromagnētisko viļņu enerģijas emisiju, lai gan vertikālais virziens pusviļņu oscilatoru enerģija ir bijusi salīdzinoši vāja, bet arī ir nepieciešams vēl vairāk uzlabot horizontālo virzienu, vertikālais virziens vājināt vēl vairāk.
Saskaņā ar enerģijas saglabāšanas principu enerģija ne palielinās, ne samazinās, un, ja ir jāpalielina emisijas enerģija horizontālā virzienā, enerģija vertikālajā virzienā ir jāsamazina. Tāpēc vienīgais veids, kā saplacināt standarta pusviļņu masīva enerģijas starojuma virziena karti, kā parādīts attēlā zemāk.
Tātad, kā to saplacināt? Atbilde ir palielināt pusviļņu oscilatoru skaitu. Vairāku vibratoru emisija centra konverģence, enerģijas mala ir novājināta, starojuma virziens saplacināšanas realizēšanai, enerģijas koncentrācija mērķa horizontālā virzienā.
Virziena antenas visbiežāk izmanto vispārējās makro bāzes staciju sistēmās. Parasti bāzes stacija ir sadalīta 3 sektoros un pārklāta ar 3 antenām, katra antena aptver 120 grādu diapazonu.
Iepriekš redzamajā attēlā var skaidri redzēt, ka šī bāzes stacija sastāv no trim sektoriem, izmantojot trīs RF blokus, kuru realizācijai nepieciešami trīs virziena antenu pāri.
Iepriekš redzamā shēma ir nedaudz intuitīvāka. Bāzes stacija atrodas apļa centrā, liels pīrāgs ir sadalīts trīs daļās, no kurām katra ir 120 grādu sektors, tāpēc to sauc par trim sektoriem.
Tātad, kā antena panāk virziena elektromagnētisko viļņu emisiju?
Pārspēt gudru dizaineru noteikti nav grūti. Lai pievienotu reflektoru oscilatoram, signāls ir jāizstaro uz otru atstarošanas pusi atpakaļ uz to?
Tātad palieliniet vibratoru tā, lai elektromagnētiskais vilnis virzītos tālāk horizontālā virzienā, un pēc tam palieliniet atstarotāju, lai kontrolētu virzienu, pēc tik diviem mētāšanas virziena antenas prototips piedzima, elektromagnētisko viļņu emisijas virzienu nākamajā attēlā.
Galvenā atloka horizontālā puse līdz palaišanai tālu, bet vertikālais virziens veido atloka augšējo pusi un atloka apakšējo pusi, un tajā pašā laikā atstarošanas dēļ nav pilnīga, pie palaišanas ir aste. aizmugure, kas pazīstama kā atloka aizmugure.
Šajā brīdī tiek izmantots antenas vissvarīgākā rādītāja skaidrojums: "guvums".
Kā norāda nosaukums, pastiprinājums nozīmē, ka antena uzlabo signālu. Var pamatoti teikt, ka antenai nav vajadzīga jauda, vienkārši pārraidiet tai pārraidīto elektromagnētisko vilni, kā var būt "guvums"?
Patiesībā nav nekāda "ieguvuma", galvenais, ar ko redzēt, kā salīdzināt.
Kā parādīts zemāk esošajā attēlā, attiecībā pret ideālo punktveida starojuma avotu un pusviļņu oscilatoru antena var savākt enerģiju galvenās ziedlapas virzienā, var nosūtīt elektromagnētisko viļņu tālāk, līdzvērtīgi uzlabojuma galvenajam ziedlapas virzienam. . Proti, tā sauktais pastiprinājums ir noteiktā virzienā attiecībā pret punktveida starojuma avotu vai pusviļņa oscilatoru.
Tātad, galu galā, kā izmērīt antenas galvenā vārsta pārklājumu un pastiprinājumu? Tam nepieciešams ieviest jēdzienu "staruļa platums". Mēs saucam galveno atloku abās viduslīnijas elektromagnētiskā viļņa intensitātes vājināšanās līdz pusei no staru kūļa platuma diapazona.
Tā kā intensitātes vājināšanās uz pusi, tas ir, 3dB, tāpēc staru kūļa platumu sauc arī par "pusjaudas leņķi" vai "3dB jaudas leņķi".
Kopējā antena puse jaudas leņķis līdz 60 ° visvairāk, ir arī dažas šaurākas 33 ° antena. Jo šaurāks ir pusjaudas leņķis, jo tālāk signāls izplatās galvenā vārsta virzienā, jo lielāks pastiprinājums.
Uz leju mēs apvienojam horizontālās un vertikālās antenas diagrammas, iegūstam trīsdimensiju starojuma diagrammu, tā izskatās daudz intuitīvāka.
Acīmredzot, aizmugurējā atloka esamība iznīcina virziena antenas virzienu, tas ir jāsamazina. Enerģijas attiecība starp priekšējo un aizmugurējo atloku tiek saukta par "pirms un pēc attiecības", jo lielāka vērtība, jo labāk, ir svarīgs antenas rādītājs.
Atloka augšējās puses vērtīgā jauda tiek palaista debesīs par velti, taču arī nav mazs atkritums, tāpēc virziena antenu dizainā jācenšas samazināt atloka augšējās puses slāpēšanu.
Turklāt starp galveno atloku un apakšējo sānu atloku ir daži caurumi, kas pazīstami arī kā nulles noliekuma apakšējā daļa, kas ved uz antenu tuvāk signāla vietai, antenas dizainā lai samazinātu šos caurumus, ko sauc par "nulles punkta aizpildījumu".
Esiet godīgi ar antenu
Vēl viens svarīgs antenu jēdziens ir polarizācija.
Kā minēts iepriekš, elektromagnētisko viļņu izplatīšanās būtībā ir elektromagnētisko lauku izplatīšanās, un elektriskajiem laukiem ir virziens.
Ja elektriskā lauka virziens ir perpendikulārs zemei, mēs to saucam par vertikāli polarizētu vilni. Līdzīgi, paralēli zemei, tas ir horizontāli polarizēts vilnis.
Ja elektriskā lauka virziens veido 45° leņķi ar zemi, mēs to saucam par ±45° polarizāciju.
Elektromagnētisko viļņu īpašību dēļ nolēma, ka signāla horizontālā polarizācijas izplatīšanās tuvu zemei radīs polarizācijas strāvu zemes virsmā, tādējādi elektriskā lauka signāls strauji vājinās, un vertikālā polarizācija nav viegli radīt polarizācijas strāvu. , tādējādi izvairoties no būtiskas enerģijas pavājināšanās, lai nodrošinātu efektīvu signāla izplatīšanos.
Kā optimizācijas shēma tagad tiek izmantotas galvenās antenas par ± 45 ° divas polarizācijas metodes, kuras vienā vienībā novieto divi oscilatori, veidojot divus ortogonālus polarizācijas viļņus, kas pazīstami kā duālā polarizācija. Šī realizācija, lai vienlaikus nodrošinātu veiktspēju, arī ievērojami uzlabo antenas integrāciju.
Šī iemesla dēļ antenu shēmās patīk uzzīmēt vairākas dakšiņas iekšā, šīs dakšas tēlaini attēlo gan polarizācijas virzienu, gan oscilatoru skaitu.
Ar augstu pastiprinājumu virziena antena , karājas tieši uz torņa var būt?
Acīmredzot, piekārtas zemas ēkas pārklāj pārāk daudz, nē; karājās augstu, neviens gaisā, signāla izšķiešana, un ļaujiet signālam izplatīties pārāk tālu, bāzes stacija tik tikko var pieņemt, bet mobilā tālruņa pārraides jauda ir pārāk maza, nosūtīja bāzes staciju nevar saņemt.
Tāpēc šai antenai ir jāpārraida signāli uz zemi, kur ir cilvēki, un pārklājums ir jākontrolē. Šim nolūkam antena ir jānoliek uz leju leņķī, tāpat kā ielas lampa, katra antena ir atbildīga par savu attiecīgo apgabalu pārklājumu.
Tas ievieš antenas slīpuma jēdzienu.
Visām antenām uz montāžas kronšteina ir poga ar leņķa skalu, un, pagriežot pogu, lai kontrolētu kronšteina mehānisko kustību, var regulēt slīpuma leņķi uz leju. Tātad slīpuma uz leju regulēšanu šādā veidā sauc arī par mehānisku slīpumu uz leju.
Tomēr šim ceļam ir divi acīmredzami trūkumi.
Pirmā ir nepatikšanas. Lai veiktu tīkla optimizāciju, lai pielāgotu leņķi, jums ir nepieciešams, lai inženieri uzkāptu tornī uz stacijas, faktiskais efekts, kas nav pietiekami labs, lai pateiktu, tas ir neērti, augstas izmaksas.
Otrais ir tas, ka mehāniskā slīpuma regulēšana ir pārāk vienkārša un raupja, un antenas vertikālā komponenta un horizontālā komponenta amplitūda nemainās, tāpēc pārklājuma virziena karte ir spiesta saplacināt, kā rezultātā rodas traucējumi.
Pēc tik lielas piepūles pārklājums pirms un pēc regulēšanas ir pilnībā mainīts, ir grūti sasniegt vēlamo efektu, bet arī aizmugurējās ziedlapiņas augšupejošā izliekuma dēļ palielinās arī citi bāzes stacijas traucējumi, tāpēc mehāniskais slīpuma leņķis var regulēt tikai ar nelielu soli.
Tātad, vai ir labāks veids?
Ir patiešām veids, kā izmantot elektronisko slīpumu. Elektroniskās lejupvērstās slīpuma princips ir mainīt kopējās līnijas bloka antenas oscilatora fāzi, mainīt vertikālās komponentes amplitūdu un horizontālā komponenta izmēru, mainīt sintezētā komponenta lauka intensitāti, lai antenas vertikālais virziens būtu lejupvērsts.
Tas nozīmē, ka elektroniskā uz leju noliekt nav īsti nepieciešams ļaut antenai noliekt, ir nepieciešams tikai inženieri datora priekšā, norādiet un noklikšķiniet ar peli, ar programmatūras regulēšanu var. Turklāt elektroniskais slīpums neizraisīs radiācijas virziena kartes izkropļojumus.
Elektroniskā slīpuma vienkāršība un ērtības nerodas no nekurienes, bet gan nozares kopīgiem centieniem realizēt.
2001. gadā vairāki antenu ražotāji sanāk kopā, izveido AISG (Antenas Interfeisa standartu grupa) organizāciju un vēlas standartizēt ESC antenas saskarni.
Līdz šim ir bijušas divas līguma versijas: AISG 1.0 un AISG 2.0.
Izmantojot šos divus protokolus, pat ja antenu un bāzes staciju ražo dažādi ražotāji, ja tie visi ievēro vienu un to pašu AISG protokolu, tie var nodot viens otram antenas slīpuma vadības informāciju un realizēt slīpuma tālvadību. leņķis.
Pateicoties AISG protokola atpakaļejošajai attīstībai, attālināti var regulēt ne tikai vertikālo slīpuma leņķi, bet arī horizontālo azimuta leņķi, kā arī galvenā atloka platumu un pastiprinājumu .
Turklāt, ņemot vērā pieaugošo katra operatora bezvadu joslu skaitu, kā arī dramatisku antenu pieslēgvietu skaita pieaugumu, kas nepieciešams 4G MIMO un citām tehnoloģijām, arī antena pakāpeniski attīstās no vienas frekvences divu portu uz vairāku pieslēgvietu. frekvences vairāku portu.
Antenas princips šķiet vienkāršs, taču tiekšanās pēc izcilas veiktspējas nebeidzas. Šis raksts līdz šim ir tikai kvalitatīvs bāzes staciju pamatzināšanu apraksts, jo dziļāk noslēpumaini, kā labāk atbalstīt evolūciju uz 5G, komunikāciju vilnis cilvēki joprojām ir augšup un lejup un meklē!
