1. Обзор существующих вариантов направленных антенн для беспроводных систем передачи данных

   1. Анализ требований к антеннам для систем передачи данных

В настоящее время в диапазоне (1850…1990) МГц работают разные виды антенн. Наиболее часто используемыми являются полосковые антенны и антенные решетки, выполненные на основе печатных элементов;

Основные требования, предъявляемые к антенне, оп­ределяются объемом обрабатываемой (или извлекаемой) информации и связаны с дальностью действия, разреша­ющей способностью, точностью определения координат, быстродействием, надежностью, помехозащищенностью, и другими характеристиками радиотехнической системы. Антенны для систем передачи данных должны обеспечивать:

— линейную поляризацию (обычно вертикальную). Поляризацион­ная характеристика определяет: поляризацию излучае­мых и принимаемых волн, допустимый коэффициент равномерности поляризационного эллипса при использо­вании волн с вращающейся поляризацией и допустимый уровень кросс-поляризационного излучения при линей­ной поляризации поля излучения;

— требуемый коэффициент усиления. Требования к направленности действия антенны оп­ределяют форму и ширину пространственной диаграммы направленности (ДН) для двух главных плоскостей, допусти­мый уровень боковых лепестков, коэффициент направ­ленного действия (КНД) и поляризационную характе­ристику антенны;

— диапазон частот (1850…1990) МГц. Частотные свойства антенн определяются диапазоном изменением частоты, при котором основные пара­метры антенны, зависящие от частоты, не выходят за до­пустимые пределы. Частотные свойства зависят от тре­бования к радиосистеме, в которой используется проектируемая антенна, и определяются по изменению направленности действия или энергетических характе­ристик;

— уровень бокового излучения (–15…–20) дБ;

— уровень согласования, который характеризуется величиной коэффициента стоячей волны менее 1…3.

К антенне, как и к любому радиотехническому уст­ройству, предъявляется также ряд общетехнических и экономи­ческих требований, таких, как: заданные габариты, ма­лый вес, минимальная стоимость, надежность работы, приспособленность к заданным условиям, удобство контроля, ремонта.

2. Варианты антенн, работающих в диапазоне частот (1850…1990) мГц.

А нтенна Picocell ANPC-173G-P-0-SF обеспечивает высокую производительность при работе во внутренней и внешней среде. Для данной антенны разработана уникальная система крепления в горизонтальной плоскости для наклона в вертикальной плоскости, фиксации и обеспечения точного позиционирования. Преимуществами антенны являются малые габариты и масса, водонепроницаемость, сопротивление коррозиям, легкость установки, выбор режима поляризации.

Рис. 1.2.1 — Антенна Picocell ANPC-173G-P-0-SF

Таблица 1.2.1 ― Технические характеристики антенны Picocell ANPC-173G-P-0-SF

Диапазон частот, МГц	1850…1990
Усиление, дБ	7
КСВ	не более 1,5
E	65°
H	70°
Размеры, мм	140 × 115 × 38

Антенна для базовых станций ADFDP182-6565B-XDM представляет собой печатную антенну, которая в диапазоне частот (1850…1990) МГц обладает коэффициентом усиления 17,5 дБ, уровнем КСВ не более 1,5 и формирует ДН в Е-плоскости шириной 6,5°, а в Н-плоскости 65°. Ширина антенны составляет 101 мм, высота — 1389,38 мм.

Рис. 1.2.2 — Антенна ADFDP182-6565B-XDM

Следует отметить, что данная антенна применяется в составе аппаратного комплекса базовых станций для WCDMA связи и ее стоимость 3500 грн.

Печатная направленная антенна MP19013PTFC конструктивно построена таким образом, чтобы при малых габаритах и простоте конструкции обеспечить максимальный коэффициент усиления.

Рис. 1.2.3 — Антенна MP19013PTFC

В диапазоне частот (1850…1990) МГц антенна обладает коэффициентом усиления 12,5 дБ, уровень КСВ не превышает 1,5. Также антенна формирует ДН в Е-плоскости 35°, а в Н-плоскости 40°. Ширина антенны составляет 220,9 мм, длина — 180,3 мм, толщина — 43,1 мм. Стоимость антенны — 862 грн

Излучатели антенны Omni 151A построены на основе печатной технологии. Антенна работает в режиме вертикальной поляризации. Излучающие элементы размещены в прочном корпусе из поликарбоната. Данная антенна легка в установке и может быть установлена в любом направлении, так как является экранонезависимой.

Рис. 1.2.4 — Антенна Omni 151A

Таблица 1.2.2 ― Технические характеристики антенны Picocell ANPC-173G-P-0-SF

Диапазон частот, МГц	1850…1990
Усиление, дБ	4,2
КСВ	не более 2
E	40°
H	70°
Размеры, мм	295 × 19

Микрополосковая антенна ANP-C-115 обеспечивает распространение полусферических радиоволн. Для увеличения устойчивости к затуханиям в многолучевых средах используется правосторонняя круговая поляризация.

Рис. 1.2.5 — Антенна ANP-C-115

В диапазоне частот (1850…1990) МГц антенна обладает коэффициентом усиления 4 дБ, уровнем КСВ не более 2. В азимутальной и угломестной плоскостях антенна не является направленной. Ширина антенны составляет 50,8 мм, толщина — 12,7 мм. Антенна особенно отличается простотой конструкции, надежностью и легкостью адаптации к пользовательским приложениям.

Антенна ГРАД-9099PCS представляет собой многоэлементные антенные решетки, в которых формирование ДН осуществляются специальными диаграммообразующими схемами (ДОС) в состав которых входят фазовращатели, линии задержки, коммутаторы, цифровой сигнальный процессор. Управление антеннами осуществляется с компьютера либо по сети. Все антенны удовлетворяют жестким требования стандарта GSM к интермодуляционным искажениям.

Два независимых луча формируются двумя антенными подрешетками, конструктивно объединёнными в одном корпусе. Для обеспечения необходимой ВЧ развязки, антенные подрешетки имеют линейные, взаимно ортогональные поляризации с наклоном ±45° , которые формирует излучающая система, построенной на двухвходовых печатных излучателях.

Каждый печатный излучатель возбуждается от собственной диаграммоформирующей схемы состоящей из фазовращателей с электронным управлением (создают необходимое для формирования ДН фазовое распределение токов в антенной решетке) и устройства согласования и распределения ВЧ сигналов (обеспечивает равноамплитудное распределение ВЧ сигналов по излучателям и блокам фазовращателей). С целью уменьшения уровня боковых лепестков, антена спроектирована таким образом, чтобы при установке синфазного распределения на фазовращателях одного столбца ДН была отклонена на 4° к земле. Поэтому, например, для нулевого наклона ДН антенны по углу места, луч надо электронно отклонить на 4° вверх.

а)

б)

Рис. 1.2.6 — Антенна для сотовых сетей 3G ГРАД-9099PCS а) общий вид, б) расположение элементов внутри решетки.

Таблица 1.2.3 ― Технические характеристики антенны ГРАД-9099PCS

Диапазон частот, МГц	1830…1990
Усиление, дБ	16,5
КСВ	не более 1,5
E	12°
H	65°
Размеры, мм	1614 × 455 × 202