Влияние места установки антенны на качество связи
Добавлено: Ср апр 29, 2015 11:39 pmНиже несколько наглядных иллюстраций на тему, как выбор места установки антенны влияет на то, как она будет работать. Иллюстрации получены следующим способом: на основу в виде модели автомобиля устанавливалась модель антенны высотой 1,95м с согласующим устройством (катушкой) в основании. Параметры земли не менялись. Параметры катушки подбирались при моделировании так, чтобы обеспечить наилучшее согласование, а высота антенны оставалась неизменной - необходимости в подборе катушки не было, это просто для удовольствия. В случае моделирования установки антенны на бампер, оптимального согласования достичь не удалось. Желающие могут сами проработать этот вопрос.
Как читать иллюстрации. На каждой иллюстрации слева диаграмма горизонтальной направленности, а справа - вертикальной. Черной линией очерчена диаграмма излучения с вертикальной поляризаций, т.е. полезного для нас излучения - мобильная связь, будь то СиБи, будь то сотовая, всегда использует вертикальную поляризацию по ряду технических причин (а не по тому, что она лучше горизонтальной). Красной линией очерчена диаграмма излучения с горизонтальной поляризацией - для нас это излучение не приносит никакой пользы и означает потери. Еще раз, вертикальная поляризация не лучше и не хуже горизонтальной, просто мобильная связь использует вертикальную по тому, что так удобно для мобильной связи. Стационарные станции, работающие на даль, чаще используют горизонтальную поляризацию не по тому, что она лучше вертикальной, а по тому, что так легче делать направленные антенны.
Второй момент. На каждой иллюстрации показано усиление. Можно заметить, что кое-где оно выше нуля на несколько децибел. Не обманывайтесь! Там же, на иллюстрации, видно, для какого угла измерено это усиление - оно измерено для практически зенита! Если принудительно указать угол ноль градусов (горизонт), то цифры будут совсем другими. По этому смотрим углы, близкие к горизонту - если диаграмма показывает хорошее прижатие к горизонту и слабое излучение в зенит, то антенна работает эффективно для мобильной связи. Если же в горизонт почти ничего не идет, а максимум излучения приходится на зенит, то это очень плохая антенна для мобильной связи, т.к. сигнал уходит в космос и бесполезно теряется, а в сторону корреспондентов ничего не попадает.
Третий момент. Масштаб диаграмм немного отличается - за ноль берется максимум излучения конкретной антенны. По этому наложить графики друг на друга не получится.
Ну и, конечно, напоминаю - это всего лишь модели. В реальной жизни все будет немного не так, поскольку модель автомобиля из скелетных линий неидеально повторяет реальный автомобиль с реальными кузовными панелями (и их резонансами), сами автомобили имеют разные размеры, и так далее. В реальной жизни сигнал с горизонтальной поляризацией как-то принимается: как мы увидим дальше, какая-то доля горизонтальной поляризации у вертикальных антенн есть, по этому в реальной жизни это не стопроцентные потери. Кроме того, всегда бывают какие-то переотражения и тому подобные факторы, меняющие поляризацию. Но представление по моделям можно получить.
Вариант 1. Установка по центру крыши. В горизонтальной плоскости диаграмма практически идеально круговая. Диаграмма вертикальной плоскости показывает максимум излучения под 25°. Излучения вверх довольно много, но на корреспондентов тоже хоть что-то, да и излучится. Доля излучения с горизонтальной поляризацией невелика.
Вариант 2. Установка по краю крыши. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости должна понравится фанатикам одного производителя ширпотребного портатива - "надкушенный" кусок близкого к идеалу круга и есть расплата за асимметрию установки. В реальной жизни эта асимметрия обычно вообще незаметна. В вертикальной плоскости никаких заметных изменений в сравнении с первым вариантом нет. Наблюдается большая доля излучения с горизонтальной поляризацией. Разумный компромисс при невозможности установить антенну по центру.
Вариант 3. Установка по центру багажника (или капота). Круг превратился в восьмерку - сигнал перпендикулярно движению автомобиля проваливается. В вертикальной диаграмме случилась неприятная метаморфоза: хотя общие очертания диаграммы кажутся похожими на предыдущие варианты, максимум излучения теперь направлен под углом 85°, т.е. в зенит. Также можно заметить несколько большую асимметрию излучения вперед/назад. Существенная доля излучения в горизонтальной поляризации означает больше потерь, однако в реальной жизни какие-то сигналы все-же попадут к корреспондентам, по этому глубокий провал слева-справа от автомобиля будет незначительно скомпенсирован.
Вариант 4. Установка по краю багажника (или капота). В реальной жизни ничем не отличается от предыдущего варианта.
Вариант 5. Установка на бампере. Поскольку моделирование установки с краю и по центру (возможно на фаркопе) дает практически одинаковый результат, то рассмотрим только одну любую модель из двух. Здесь тенденции предыдущего варианта только усугубились - еще больше излучения в зенит, значит еще меньше излучения в горизонт.
Вот что будет с диаграммой антенны на бампере, если принудительно нарисовать ее не по максимуму (в зенит), а для угла в, скажем, 10° - в направлении на корреспондентов сигнал почти не излучается!
Выводы простые. Антенна на крыше по центру - однозначный лидер. Антенна на крыше по краю немного проигрывает тем, что у почти идеального круга диаграммы в горизонтальной плоскости появляется вмятина и растет доля излучения с горизонтальной поляризацией, но в целом антенна сохраняет полезное излучение под относительно малыми углами к горизонту, вместо бесполезного излучения в зенит - второе место. Антенна на багажнике или капоте приводит к сильной деформации направленности в горизонтальной плоскости (глубокие провалы несравнимы со "вмятиной" у антенны по краю крыши) и превалированию излучения в зенит над излучением под небольшими углами, а антенна на бампере является ухудшенным вариантом антенны на багажнике.
Как читать иллюстрации. На каждой иллюстрации слева диаграмма горизонтальной направленности, а справа - вертикальной. Черной линией очерчена диаграмма излучения с вертикальной поляризаций, т.е. полезного для нас излучения - мобильная связь, будь то СиБи, будь то сотовая, всегда использует вертикальную поляризацию по ряду технических причин (а не по тому, что она лучше горизонтальной). Красной линией очерчена диаграмма излучения с горизонтальной поляризацией - для нас это излучение не приносит никакой пользы и означает потери. Еще раз, вертикальная поляризация не лучше и не хуже горизонтальной, просто мобильная связь использует вертикальную по тому, что так удобно для мобильной связи. Стационарные станции, работающие на даль, чаще используют горизонтальную поляризацию не по тому, что она лучше вертикальной, а по тому, что так легче делать направленные антенны.
Второй момент. На каждой иллюстрации показано усиление. Можно заметить, что кое-где оно выше нуля на несколько децибел. Не обманывайтесь! Там же, на иллюстрации, видно, для какого угла измерено это усиление - оно измерено для практически зенита! Если принудительно указать угол ноль градусов (горизонт), то цифры будут совсем другими. По этому смотрим углы, близкие к горизонту - если диаграмма показывает хорошее прижатие к горизонту и слабое излучение в зенит, то антенна работает эффективно для мобильной связи. Если же в горизонт почти ничего не идет, а максимум излучения приходится на зенит, то это очень плохая антенна для мобильной связи, т.к. сигнал уходит в космос и бесполезно теряется, а в сторону корреспондентов ничего не попадает.
Третий момент. Масштаб диаграмм немного отличается - за ноль берется максимум излучения конкретной антенны. По этому наложить графики друг на друга не получится.
Ну и, конечно, напоминаю - это всего лишь модели. В реальной жизни все будет немного не так, поскольку модель автомобиля из скелетных линий неидеально повторяет реальный автомобиль с реальными кузовными панелями (и их резонансами), сами автомобили имеют разные размеры, и так далее. В реальной жизни сигнал с горизонтальной поляризацией как-то принимается: как мы увидим дальше, какая-то доля горизонтальной поляризации у вертикальных антенн есть, по этому в реальной жизни это не стопроцентные потери. Кроме того, всегда бывают какие-то переотражения и тому подобные факторы, меняющие поляризацию. Но представление по моделям можно получить.
Вариант 1. Установка по центру крыши. В горизонтальной плоскости диаграмма практически идеально круговая. Диаграмма вертикальной плоскости показывает максимум излучения под 25°. Излучения вверх довольно много, но на корреспондентов тоже хоть что-то, да и излучится. Доля излучения с горизонтальной поляризацией невелика.
Вариант 2. Установка по краю крыши. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости должна понравится фанатикам одного производителя ширпотребного портатива - "надкушенный" кусок близкого к идеалу круга и есть расплата за асимметрию установки. В реальной жизни эта асимметрия обычно вообще незаметна. В вертикальной плоскости никаких заметных изменений в сравнении с первым вариантом нет. Наблюдается большая доля излучения с горизонтальной поляризацией. Разумный компромисс при невозможности установить антенну по центру.
Вариант 3. Установка по центру багажника (или капота). Круг превратился в восьмерку - сигнал перпендикулярно движению автомобиля проваливается. В вертикальной диаграмме случилась неприятная метаморфоза: хотя общие очертания диаграммы кажутся похожими на предыдущие варианты, максимум излучения теперь направлен под углом 85°, т.е. в зенит. Также можно заметить несколько большую асимметрию излучения вперед/назад. Существенная доля излучения в горизонтальной поляризации означает больше потерь, однако в реальной жизни какие-то сигналы все-же попадут к корреспондентам, по этому глубокий провал слева-справа от автомобиля будет незначительно скомпенсирован.
Вариант 4. Установка по краю багажника (или капота). В реальной жизни ничем не отличается от предыдущего варианта.
Вариант 5. Установка на бампере. Поскольку моделирование установки с краю и по центру (возможно на фаркопе) дает практически одинаковый результат, то рассмотрим только одну любую модель из двух. Здесь тенденции предыдущего варианта только усугубились - еще больше излучения в зенит, значит еще меньше излучения в горизонт.
Вот что будет с диаграммой антенны на бампере, если принудительно нарисовать ее не по максимуму (в зенит), а для угла в, скажем, 10° - в направлении на корреспондентов сигнал почти не излучается!
Выводы простые. Антенна на крыше по центру - однозначный лидер. Антенна на крыше по краю немного проигрывает тем, что у почти идеального круга диаграммы в горизонтальной плоскости появляется вмятина и растет доля излучения с горизонтальной поляризацией, но в целом антенна сохраняет полезное излучение под относительно малыми углами к горизонту, вместо бесполезного излучения в зенит - второе место. Антенна на багажнике или капоте приводит к сильной деформации направленности в горизонтальной плоскости (глубокие провалы несравнимы со "вмятиной" у антенны по краю крыши) и превалированию излучения в зенит над излучением под небольшими углами, а антенна на бампере является ухудшенным вариантом антенны на багажнике.