Правильное проектирование антенн для сетей сотовой связи

[pawel40]

Для начала я выложу документацию на антенны которые используются операторами в России.
https://yadi.sk/d/_kZXQQhdW9Yru

Судя по документации и опыту могу сказать что в России практически везде используются антенны с X поляризацией.
Очень редко используют с вертикальной.

Это проблема номер 1. Многие антенны затачиваются не под Х поляризацию а под HV или того хуже под круговую.
Проблема вторая заключается в том что большинство антенн затачивается на прием от базовой станции, что не есть хорошо...
Причина простая на базовой станции установлен передатчик с очень большой мощностью(От 1вт как минимум а как правило 20-60вт)
а вот у модемов и телефонов мощность передатчика максимум 0.5вт(на старых телефонах), хотя обычно 0.1-0.2вт.

Вот теперь давайте подумаем почему соединение обрывается, теряется пинг или скорость низкая а в некоторых случаях сигнал видно а в сеть не пускает как бы...
У базы чувствительность конечно лучше чем у модема или телефона но все же услышать модем или телефон на большом расстояние и за преградами тяжело.
Низкая скорость отдачи не дает разогнаться скорости приема потому как начинаются дропы и tcp/ip начинает уменьшать скорость для избавления дропов.

Тенденция делать круговые антенны очень плохая по причине того что это убивает сигнал на 3db и не дает преимуществ.
Если бы на базе стояла секторная антенна с круговой поляризацией то тогда бы да был бы толк.

Кроме того сейчас операторы начали внедрять DC-HSPA+ и LTE. Для них нужна MIMO антенна.
Я думаю потерять 50% или даже больше скорости вам не хочется на фиговой антенне.
С LTE не все так однозначно.. Некоторые чипы нормально живут на одной поляризации на других резко падает SINR и соответственно скорость.
Кроме того на LTE максимальная мощность передатчика модема или телефона 0.125Вт!

МТС строит LTE сеть с применением MIMO 4х4, так как у них всего полоса 10мгц. Так что пора задуматься как такое реализовать.
Модемы под 4х2 уже доступны к покупке но все же пока что сложно достать. Скоро будут везде...
Вполне возможно они скоро включат MIMO DC-HSPA+

Так что надо проектировать антенны с большой развязкой между портами 30db и более. Обязательно MIMO 2х2 и более.
КСВ должен быть минимальным на частотах передачи модема или телефона, даже если на приеме он будет большим это не сильно повлияет на результат.

В России актуальные на данный момент диапазоны:
B1 UMTS (Мегафон, Билайн, МТС, Ростелеком) (UL 1920 - 1980, DL 2110 – 2170)
B3 LTE (Tele2, МТС, Билайн, Таттелеком) (UL 1710 - 1785, DL 1805 -1880)
B7 LTE (Мегафон, Билайн, МТС, Ростелеком) (UL 2500 - 2570, DL 2620 - 2690)
B20 LTE (Мегафон, билайн, МТС) (UL 832 - 862, DL 791 - 821)

[lipton]

Ну прям целая статья получилась!

Единственное, я бы поправил в плане мощностей...
У мобилок (старых) в диапазоне 900 мощность была 2-4 ВТ. У более новых до 2х. В диапазоне 1800 мощность 1-2 ВТ. У новых мобилок для экономии энергии соответственно на 900/1800 мощность 1/0,6 ватта с небольшими отклонениями.
В диапазоне 2Гига около 0,6 ВТ.
У модемов в 90% случаев около 0,6 ватта.
Это результаты реальных измерений!

У меня лежит парочка раритетных Нокий размером с кирпич (там ещё симка размером с пластиковую карту) так вот у них мощность передатчика у одной 6 ватт у второй до 8 ватт. (штатный усилитель 10ти ватный).

Внутренности базовых антенн можно в живую увидеть на ежегодных выставках "связь экспоком". Первый раз там побывал в 90е годы... Видел много интересного! Для тех кто живёт рядом с Москвой очень актуально!

Что касается поляризации абонентской антенны, в идеале хорошо, когда антенна поворачивается вокруг своей оси и можно при настройке выбрать положение В/Г/45гр... Но практически никто из абонентов при установке этого не делает... Потому и прижилось в основном вертикальная поляризация антенн. К тому же заметное падение сигнала ощущается только при отклонении более чем на 45 град. от поляризации передатчика.

А то получается все производители полные дебилы и никто никогда не производил измерений...

Лично я "игрался" с 3Г ягами от Антекса и максимальный уровень получал при вертикальной поляр.! Ну кроме Мегафона (только у нас), там ярко выраженная горизонталь.
В диапазоне 900 для мобилок (голосовая связь) ещё ниразу не пришлось антенну ставить в гориз. или под 45 град. любое отклонение от вертикали, делало только хуже!

Далее, нормальный модем (на котором написано 27 мегабит) при хорошем уровне сигнала, при незасратом эфире, выдаёт 17-19 мегабит без всякого МИМО! Если база перегружена, так вы хоть МИМО 5/5 поставьте, всёравно скорости не увидите!

[uve]

Pawel40, на какой конкретно диапазон Вам актуальна абонентская антенна с Х-поляризацией? И какое желательно усиление? Какова минимальная допустимая развязка между портами?

[pawel40]

Я же специально написал в конце какие диапазоны актуальны.
Про GSM речи не шло.
Развязка 26db минимум судя по разной документации.
Усиление... если делать что то интересное то лучше от 9dbi до 16-18dbi в виде нормальной антенны.
И нужен облучатель для офсетов.
Конкретно в моем случае сейчас акутально будет UMTS b1 упихнуть в экран с бортикам 215х215х20мм
Ну и облучатели под 90 и 70 градусов на UMTS b1 и LTE b7

Если совсем хайтек изобретать то думаю фрактальную мультидиапазонную антенну можно сделать. Металл порезать могу на лазере с точностью 0.001мм.

[pawel40]

По поводу MIMO, есть такое дело что сигнал на 1 поляризационных антеннах падает если на +45 или -45 поставить.
А теперь проведите опыт с измерением SINR и EcIO на MIMO антенне с +45 и -45 интересный будет результат.
А по поводу сигнала в HV... Вы с Wi-Fi MIMO баловались? Когда выставишь MCS 7 и ниже сигнал на 3db выше становиться.
Тут тот же эффект он просто складывается с обоих наклонных поляризаций похоже.

Модемы кстати не отключают внутренние антенны при подключение внешних... Поэтому надо ковыряться в модеме паяльной станцией или проще взять модуль сиерры или хуавея для проверки.

[Aleks07111971]

А не погоречились про то что пипгейл не отключает внутренную антенну, в выходные проверю!

[pawel40]

А не погоречились про то что пипгейл не отключает внутренную антенну, в выходные проверю!

Неа, попробуйте просто пигтейлы воткнуть без антенн и просканируйте доступные сети.
Только надо пробовать не очень далеко от базы. А дальше если не жалко можно подрезать проводники к антеннам внутренним и повторить эксперимент.

[Vodkaman]

Я думаю что разных модемах по-разному. Huawei E3131 - 100% при подключении пигтейла, или не настроенной антенны - теряет сеть.
А если мерять вблизи от вышки, то возможно и на пустой разъем пигтейла будет ловить.

[lipton]

А не погоречились про то что пипгейл не отключает внутренную антенну, в выходные проверю!

Явно погорячился!!!
Я ещё не видел такого модема, где даже диагностичечкое гнездо не обрывалоб соединение со встроенной антенной. А CRC-9 и подавно. Можете не проверять и к бабке не ходить!

[Aleks07111971]

Подозреваю, что он когда вставляет разьемы, связь не отрубается, вот и думает что не отключает, но ведь она ухудшается, просто второй конец пипипгейла работает как штырек антенны.

[lipton]

Подозреваю, что он когда вставляет разьемы, связь не отрубается, вот и думает что не отключает, но ведь она ухудшается, просто второй конец пипипгейла работает как штырек антенны.

Именно так! Вот если его нагрузить на согласованную нагрузку, тогда пигтейл перестанет быть антенной.

[Aleks07111971]

Именно так! Вот если его нагрузить на согласованную нагрузку, тогда пигтейл перестанет быть антенной.

Грубо впендюрить резистор на 50 ом на разьем?

[lipton]

Грубо впендюрить резистор на 50 ом на разьем?

Нет, грубо нельзя! Но смысл именно такой.
Можно сделать так (если со слов поймёшь), берёшь штекер СМА под обжим для кабеля 5D или для РГ-213. На корпусе обжимной части делаешь два пропила крестом. Получится 4 щели... В эти щели вставляешь СМД резисторы 200 ом (4 шт.). Внутренние концы резисторов паяешь на центральный пин. Жопки резисторов паяешь на корпус СМА. Получаем 4 по 200 в параллель = 50 ом. Открытую дырочку разъёма запаять кусочком фольги.
Получится нагрузка до 1 ватта и до 10 гигов (а то и выше)...

[pawel40]

Олег ты не прав! Не пигтеил работает антенной а штатная антенна продолжает по емкостной связи работать.

Вот пока кондер не отпаяешь и не порежешь дорожку от антенны модем сигнал ловит.
Вторую антенну механически выдергиваю. Воткнуты оба пигтейла без нагрузки.

Народ через мои руки за 4 года прошло огромное кол-во модемов. На всех такое наблюдается.
Если сигнал слабый ловиться то действительно кажется то внутренняя антенна не подсасывает а в моем случае в лабе ловится билайн с уровнем -65dbm с родной антенны, после втыкания уровень падает до 90dbm примерно. После удаления кондера, дорожки и второй антенны сигнал вообще не ловится.

[lipton]

Олег ты не прав! Не пигтеил работает антенной а штатная антенна продолжает по емкостной связи работать.

Да, ёмкостная связь остаётся, как не крути... Но остаточная ёмкость будет на уровне 0,1-0,02 пФ. Не может быть какого либо существенного влияния через такую ёмкость внутренней антенны! Возможно имело место быть неисправность, или брак конкретного гнезда.
К тому же причём здесь ловится-не ловится? Вопрос в другом, есть ли ослабление сигнала от внешней антенны, из за мизерной связи с внутренней??? Уверен, что нет ничего заметного на глаз!
А вообще, самое лучшее решение так http://www.lan23.ru/forum/attachment...9&d=1381594387
Никакой ёмкостной связи не может быть в принципе!!! И наааамного надёжнее любого разъёма!

И вообще давай не будем про гнёзда, тема про антенны и тема весьма интересная!