Применение широкополосных, узкополосных и всенаправленных антенн

Введение

Вопрос о выборе полосы частот антенны часто возникает в различных темах форума. Пользователи зачастую почему-то, несмотря на рекомендации, 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

1. 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

1. Требуется проводить дополнительные исследования сигнала – определять частоту, на которой раздает интернет выбранный оператор.

В интернет-магазине Pult163.ru представлен широкий набор узкополосных антенн, которые способны удовлетворить практически любые потребности пользователей

Области применения

Узкополосные антенны целесообразно применять в следующих случаях.

1. 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

1. 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

1. 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.

1. 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.

1. 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 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.

Примеры применения всенаправленных антенн приведены ниже.

Интернет на рыбалке

Пользователь jalex пишет:

Часто в теплое время езжу на рыбалку на берег прудов или рек (в основном прудов) минимум на 2 суток.В основном это Нижегородская и смежные области. Интересует интернет 3g, т.к. 4g у нас только в городах. Хотелось бы какую нить антенну которую можно было бы быстренько поставить (собрать) для 3g интернета. Часто на берегу даже 2g не ловит, т.к. пруды в основном все в низинах. Есть ли смысл в антенне? Какая лучше подойдет? на какую высоту ее нужно поднимать и т.д. У меня есть в наличии мобильный роутер (разлоченный) Мегафон МR150-2 (он же ZTE MF910) - у него 3g/4g, 2 разьема, есть встроенный аккум и вайфай.Из операторов сейчас использую Билайн.

Видимо с рыбалкой у пользователя не очень, не клюет, и свободного времени появляется много. За пару дней, если не заниматься всякими глупостями типа ловли рыбы, можно вполне написать хорошую статью по результатам, хранящимися в облаке, или стихи сочинить, или что-то в блог написать.

Рекомендация такая – собрать легкую конструкцию, состоящую из всенаправленной антенны 3G и мобильного роутера, соединенными небольшим отрезком кабеля. Антенна легко помещается в чехол с удочками, устанавливается практически в любом месте – на ветке дерева, например, а предварительно заряженный роутер вполне может в автономном режиме обеспечить WiFi покрытие на небольшой поляне.

Антенна для яхты

Пользователь Axl обратился с вопросом:

Есть парусная яхта, мачта высотой 14 м, в районе высоты 10 м есть возможность установить на нее антенну (1-2 шт).Место предполагаемого базирования яхты - координаты 56.099553, 37.700645. Судя по картам покрытия, там лучше всего работает Мегафон 3G.Вопрос - какой комплект оборудования купить, чтобы на яхте можно было пользоваться интернетом? Направленная антенна не подходит, ибо яхта может перемещаться.

Яхта ходит по водохранилищам канала им. Москвы, где вышки 3G и 4G практически везде на расстоянии менее 2-3 км от маршрута яхты. Пользователю было рекомендованы две широкополосных всенаправленных антенны на выбор - автомобильная или универсальная.

Заключение

Задача выбора между широкополосными и узкополосными антеннами довольно проста, если хорошо понимать ситуацию, в которой осуществляется подключение к мобильному интернету. Главное – учесть основные условия приема сигнала и разобраться в ситуации. Надеюсь, данная небольшая статья поможет пользователям принять правильное решение и не делать ошибок при выборе.