Выбор антенно-фидерного оборудования УКВ ретранслятора
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. 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. 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.
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 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.