Выбор антенно-фидерного оборудования УКВ ретранслятора

Статьи и обзоры

Журнал "Информост" №15 2001 год)
Слодкевич Е.Я., генеральный директор ООО “Фирма “Радиал”

Слабое представление о роли антенно-фидерного оборудования (АФО) в составе ретранслятора, порой, создает значительные проблемы операторам связи при его эксплуатации, выраженные, в первую очередь, малым радиусом действия радиотелефонной системы или ухудшением качества транслируемого сигнала. Помочь правильно рассчитать структуру антенно-фидерного тракта для получения от системы наилучших результатов и, что самое главное, заранее спланировать бюджет и не оставить без внимания то, что должно находиться между передатчиком и антенной - вот цель этой статьи.

Наверное, ни для кого не секрет, что при проектировании системы радиосвязи далеко не всегда подрядчики проводят анализ электромагнитной обстановки. Стараясь снизить затраты, проектировщики закладывают в сумму только стоимость передатчиков, кабелей и антенн, полагая, что этого вполне достаточно для нормального функционирования системы. Никаких фильтров, дуплексеров и ферритовых вентилей, (до недавнего времени они считались "излишествами", без которых вполне можно было обойтись). Сейчас все чаще оказывается, что и на вашей приемной частоте "прет пейджер", т. е. у вас есть соседи, с которыми нельзя не считаться, поэтому рекомендую при проектировании базовых станций серьезно отнестись к расчету ЭМС и достойно оценить всю будущую обстановку.

Итак, первое, что необходимо знать при планировании базовой станции, это - точные частоты своих будущих приемников и передатчиков, а также нельзя оставлять без внимания частоты приемников и передатчиков соседей, разместивших свои антенны на крыше (мачте) до вас. Поверьте, если этого не сделать, либо они вас, либо вы их долго не оставите в покое. Лучше об этом позаботиться заранее. Для удобства рекомендую выписать в линейку частоты всех радиосредств, задействованных на вашем объекте (хотя бы в полосе ± 10 МГц) и проанализировать их влияние друг на друга (Рис.1.)
   Например, вы строите одноканальный ретранслятор с частотами приема (RX) 157.125 МГц и передачи (ТХ) 162.125 МГц. Устанавливаете его на крыше, где уже эксплуатируются следующие радиосредства:

• милицейская симплексная станция, работающая на частоте 148.5МГц ;
• пейджинговый передатчик мощностью 250 Вт на частоте 159.2 МГц;
• а также коммерческий одноканальный ретранслятор с частотами RX-158.2 МГц и TX 162.7МГц.

Допустим, что имеется возможность установить аппаратуру на техническом этаже недалеко от крыши, и вы решили сэкономить на дуплексере, построив ретранслятор на двух антеннах с отдельными фидерами приёмника и передатчика.

На крыше хоть и мало места, но у вас всё же есть возможность установки пары антенн с расстоянием 5 метров между собой (Рис.2.) Для получения круговой ДН и большей дальности связи вы выбрали коллинеарные антенны с усилением 6dBd.

Теперь наступает самый ответственный момент - расчёт электромагнитной совместимости. От его результата зависит жизнеспособность всей будущей радиосистемы.

Для качественной работы дуплексного ретранслятора необходимо выполнить два основных условия, которые обеспечат высокую чувствительность приёмника репитера.

Первое - защита от блокировки УВЧ и смесителя приемника при перегрузке мощным сигналом несущей передатчика (передатчиков).

Второе - снижение уровня шумов в области RX-частот рядом расположенных передатчиков. Для достижения наивысшей чувствительности они должны быть не выше собственных шумов приемника (-120-130 dBm) или уровня индустриальных помех, которые, порой, не опускаются ниже -90 dBm.

Реализовать эти требования можно, применив фильтры с характеристиками, изображенными на Рис.3.

Первое условие выполняется только манипуляциями в цепи приемника. Например, включением фильтров или изменением диаграммы направленности приемной антенны.

Для достижения второго условия требуется оперировать с антенными цепями передатчиков, а они не всегда являются вашими, что значительно усложняет задачу.

Теперь, понимая для чего необходима высокая развязка, давайте составим с помощью графиков (Рис. 4.) таблицу 1, в которой сведем и рассчитаем все необходимые нам данные. Для упрощения примем, что все антенны имеют одинаковую конструкцию и установлены на одинаковых высотах.

Таблица 1

Частоты соседей	МВД 148,5	Пейдж 159,2	TX	TX1
Разнос в МГц	8,55	2,075	5,0	5,575
Требуемая изоляция Iтр(dB)	43 dB	1 76+4=80	1 54-3=51	1 50-3=47
Расстояние до RX антенны S (м)	7	14	5	10
Имеется изоляция (dB) Iим	30	* 37-12=25	* 26-12=14	* 32-10=22
Недостаток изоляции (dB) Iн=Iтр-Iим	13	55	37	25

Как видите, к цепи приемника предъявляются достаточно высокие требования по селективности.

Те приемники, которые сегодня используются в ретрансляторах обладают входными характерами гораздо слабее, чем требуется в нашем случае. Особенно это касается ретрансляторов, построенных на основе автомобильных радиостанций, например всеми любимой Motorola GR 500. У них наблюдается прямоугольность входной АЧХ в полосе + 5 МГц. Что же нужно предпринять в этом случае? Надо ставить фильтры на коаксиальных резонаторах! Они обладают высокой добротностью, а отсюда и отличной селективностью. Так, для достижения предъявляемых условий по изоляции можно предложить фильтр PF 10 - 2V, его характеристики изображены на Рис.5. Это фильтр на двух 10-и дюймовых коаксиальных резонаторах, длиной 1/4 l. На АЧХ вы видите, что при расстройке в 2МГц мы имеем развязку 55dB (точка А). Это самое высокое требование предъявляемое к антенной цепи нашего приемника. Остальные уровни требуемой изоляции значительно ниже и получаются автоматически с использованием данного фильтра. Теперь вы понимаете, почему здесь не обойтись обычным мобильным дуплексером?

Помимо изучения влияния на приемник на рассмотренном нами радиосайте, нельзя оставить без внимания и цепи передатчиков. Во-первых, для выполнения второго условия работы ретранслятора, в цепь пейджинговой станции необходимо установить фильтр с такой же или похожей характеристикой, например PRF 5-2V. Иначе, если мы не устраним шумы в антенне этого передатчика, все остальные старания будут "что мертвому припарка" - слабый приходящий сигнал "утонет" в излучениях этого "громилы". Да и соседям по крыше станет намного легче. Кстати, в их антеннах тоже должны стоять подобные устройства, рассчитать которые вы уже сможете сами

Нельзя оставить без внимания и тот факт, что из-за близкого расположения антенн передатчиков TX и TX1 между собой, обязательно появятся интермодуляционные излучения, если фильтры в их цепи будут иметь недостаточную крутизну скатов. Тогда следует применить ферритовые вентили, которые работают как клапаны и предотвращают попадание наведенного сигнала в выходной каскад передатчика.

 

Купить УКВ ретранслятор Вы можете обратившись по телефонам: