ПРИМЕНЕНИЕ АНТЕНН: широкополосных, узкополосных и всенаправленных
Введение
Вопрос о выборе полосы частот антенны часто возникает в различных темах форума. Пользователи зачастую почему-то, несмотря на рекомендации, данные здесь, предпочитают широкополосные антенны, следовательно, вопрос, что называется, «созрел».
В статье приводятся ответ на вопрос, вынесенный в заголовок, рассматриваются достоинства и недостатки узкополосных и широкополосных антенн, рассматриваются случаи, когда целесообразно сделать выбор в пользу той или иной антенны. Рассматривается также применение всенаправленных антенн. Приводятся примеры с форума и обосновываются предложенные решения.
Узкополосные антенны
Если вы точно знаете частоту сигнала, который собираетесь использовать для подключения к интернету, то целесообразно применять узкополосную антенну, которая предназначена для этого диапазона частот. Под словами «точно знаете» я имею в виду следующее – вы измерили эту частоту способами, которые описаны в статье «Чем провести измерения», не положились на слова мальчиков-девочек из техподдержки выбранного вами оператора, т.е. использовали объективные данные. Это немаловажное замечание зачастую игнорируется пользователями, т.к.,не проверив слова техподдержки объективными измерениями, они совершают ошибку, покупая узкополосную антенну неподходящего диапазона. В результате интернета они не получают и задают вопросы на форуме типа – «почему у меня при подключении вашей антенны сигнал пропадает».
Достоинства узкополосных антенн
- Антенна работает в узком диапазоне частот, т.е. ловит только тот сигнал, который вам нужен, отсеивая, фильтруя посторонние сигналы. Это позволяет заметно ограничить уровень шума., т.е. увеличить уровень полезного сигнала (RSRP), его качество (RSRQ) и соотношение сигнал/шум (SINR).
2. Возможно выбрать антенну с высоким коэффициентом усиления – до 20 dBi (для диапазона LTE2600) и даже выше.
3. Увеличивает стабильность сигнала, т.к. на модем поступает сигнал хорошего качества с минимальными помехами.
Недостатки узкополосных антенн
- Требуется проводить дополнительные исследования сигнала – определять частоту, на которой раздает интернет выбранный оператор.
В интернет-магазине Антэкс и в магазинах-партнеров представлен широкий набор узкополосных антенн, которые способны удовлетворить практически любые потребности пользователей
Области применения
Узкополосные антенны целесообразно применять в следующих случаях.
- Когда точно известна частота интернет-сигнала.
2. Когда вы предполагает пользоваться услугами выбранного оператора неопределенно долго.
3. Когда требуется отфильтровать посторонние сигналы других частот, сильно мешающих приему полезного сигнала. Такая ситуация возможна в местах с насыщенным радиоэфиром, например, вблизи аэропортов или военных объектов, мощных теле и радиостанций, сортировочных железнодорожных узлов, крупных вокзалов и т.п.
Примеров применения узкополосных антенн множество. Большинство тем форума посвящено выбору антенны для заданного диапазона. По этой причине здесь не приводится примеров применения узкополосных антенн.
Широкополосные антенны
Такие антенны целесообразно применять, когда вы заранее не знаете частоту интернет-сигнала или, когда вам приходится регулярно менять оператора, т.е. работать с несколькими сим-картами попеременно. Например, вы на какое-то время приезжаете в незнакомый город, или у вас ограниченный интернет-лимит, который закончился, а на другой симке еще остался неиспользованный ресурс. Возможно, вы просто не можете измерить частоту (отсутствует оборудование) или не умеете или нет времени на это. Причин может быть множество.
Достоинства широкополосных антенн
- Не нужно проводить измерения частоты сигнала. Установил антенну, направил ее в нужную сторону и работай, если радиоэфир не содержит существенных помех.
2. Возможность применения таких антенн в незнакомых местах, в местах временного пребывания (например, на рыбалке, когда «не клюет»), на движущихся объектах (на автомобиле или яхте) и т.п.
3. Простая замена интернет-оператора – замена сим-карты не требует перенастройки антенны и другого оборудования.
Недостатки широкополосных антенн
- Повышенный уровень шума на клеммах модема, создаваемый сигналами с частотой отличной от несущей выбранного оператора. Как следствие, более низкие значения RSRP, RSRQи SINR по сравнению с узкополосными антеннами с таким же коэффициентом усиления.
2. Существенно нестабильная работа приемного интернет-оборудования в местах с насыщенным радиоэфиром, например, вблизи аэропортов.
3. Ограничение коэффициента усиления антенны – для диапазона 800-900 МГц КУ достигает 8-9 dBi, для диапазона 2600 МГц – 14-15 dBi.
4. Существенная неравномерность КУ в диапазоне принимаемых частот.
Области применения
Широкополосные антенны целесообразно применять в следующих случаях.
- Когда заранее неизвестна или не измерена частота интернет-сигнала.
2. Когда планируется работа с несколькими провайдерами, несущие у которых разные.
3. Когда приемное устройство находится в незнакомой местности.
4. При поездках по стране на автомобиле, в карете, на яхте или другом средстве передвижения.
5. При приеме сигналов стандарта LTE-A, когда интернет-сигнал раздается провайдером на нескольких частотных каналах одновременно.
Широкополосные антенны не рекомендуется применять в случаях.
- Вблизи мест с насыщенным радиоэфиром, например, вблизи аэропортов и крупных городов.
2. Когда требуется повышенный коэффициент усиления антенны, например, при большом удалении от БС.
3. При неблагоприятном рельефе местности, когда антенна принимает в основном отраженный сигнал с неопределенной поляризацией.
Пример неправильного применения широкополосной антенны
Пользователь systematicat из Краснодара имеет дачу близ Анапы, координаты 45.0138, 37.3486. Поблизости (примерно в 1 км от дачи) находится аэропорт, где расположена вышка Йоты. Пользователь пользуется оператором Йота и применяет антенну NITSA-5FMIMO 2x2 и модем LU150. Без антенны сигнала нет совсем. При подключении антенны сигнал имеет следующие параметры: SINR 10dB, RSRP -75dBm. Значение RSSI, измеренное другим роутером, >=-51dBm (пользователь приводит значение -40). Кроме того, имеются проблемы с подключением к сети – подключается только через несколько десятков безуспешных попыток.
Анализ ситуации показывает, что проблема в антенне – широкополосность засоряет сигнал посторонними шумами, характерными для аэропорта (радиолокаторы, обеспечивающие диспетчеризацию полетов, радиоустройства, задающие глиссаду для посадки самолетов и т.п.). Основная функция БС, расположенной на территории аэропорта – это обеспечение пассажиров и персонала голосовой связью, т.е. GSM. Частоты, предназначенные для интернета (Йота работает в диапазоне Band7, т.е. 2600 МГц), перекрываются другими устройствами. Пользователю рекомендовано заменить антенну на узкополосную для диапазона 2600 МГц и, по возможности, заменить модем на модем с интерфейсом HiLink для удобства настройки.
Пользователь заменил только модем и получил следующие результаты: RSSI>=-51, RSRP=-74, RSRQ=-17, SINR=-8. Видим, что при оглушительном сигнале, полезный сигнал слаб, его качество очень плохое, уровень шума превышает полезный сигнал в несколько раз. Отсюда проблемы – нестабильная скорость (от 2 до 18 Мбит/с) и существенное влияние на нее погоды.
Рекомендация – сменить антенну на узкополосную и/или сменить направление на БС с заменой оператора.
Всенаправленные антенны
Антенны с круговой диаграммой направленности или всенаправленные антенны целесообразно применять, когда направление на БС неизвестно или, когда оно постоянно меняется, например, на движущихся объектах. Такие антенны бывают как узкополосные (например, АХ-2508R), так и широкополосные (например, Magnita-1). Особенностью данных антенн является невысокий коэффициент усиления, поэтому их целесообразно применять недалеко от БС.
