Антени¶

Антена — це перетворювач електричних сигналів у електромагнітні хвилі та навпаки. Правильний вибір антени критично важливий для якості радіолінку — неправильна антена може "з'їсти" весь бюджет лінії.

Основні параметри¶

Коефіцієнт підсилення (Gain)¶

flowchart LR
    subgraph antenna["Gain антени"]
        OMNI["Omnidirectional<br/>2-5 dBi<br/>⭕"]
        YAGI["Yagi<br/>7-15 dBi<br/>▶"]
        DISH["Параболічна<br/>20-35 dBi<br/>⏺"]
    end

    OMNI --> YAGI --> DISH

    style OMNI fill:#d1fae5
    style YAGI fill:#fef3c7
    style DISH fill:#dbeafe

Одиниці виміру:
- dBi — відносно ізотропної антени (теоретичний еталон)
- dBd — відносно диполя
- Перетворення: dBi = dBd + 2.15

Діаграма направленості¶

flowchart TB
    subgraph patterns["Типи діаграм"]
        ISO["Ізотропна<br/>(теоретична)<br/>🔵"]
        OMNI2["Омнідирекційна<br/>(кругова)<br/>⚪"]
        DIR["Направлена<br/>(вузька)<br/>➡️"]
    end

    style ISO fill:#e0e7ff
    style OMNI2 fill:#d1fae5
    style DIR fill:#fef3c7

• Beamwidth — кут, де потужність падає на 3 dB
• Менший кут = вищий gain = точніше наведення

Поляризація¶

Типи антен¶

Диполь (λ/2)¶

       ___________
------|     λ/4   |------
      |___________|
           |
         Feed

• Довжина = λ/2 (половина довжини хвилі)
• Gain ≈ 2.15 dBi
• Omnidirectional в H-площині
• Найпростіша конструкція

Розрахунок довжини:

L (м) = 143 / f (МГц)

Приклад для 2.4 GHz:
L = 143 / 2400 = 0.06 м = 6 см

Ground Plane¶

         |
         | (λ/4)
    _____|_____
   /     |     \
  /      |      \ (radials ≥3)

• Вертикальний випромінювач λ/4
• Радіали для "землі"
• Gain 3-5 dBi
• Кут нахилу радіалів впливає на імпеданс

Яги-Уда¶

flowchart LR
    D1["Director 1"] --> D2["Director 2"]
    D2 --> DRIVEN["Driven<br/>(активний)"]
    DRIVEN --> REF["Reflector"]

    BOOM["───────── Boom ─────────"]

    style DRIVEN fill:#22c55e,color:#fff
    style REF fill:#ef4444,color:#fff
    style D1 fill:#3b82f6,color:#fff
    style D2 fill:#3b82f6,color:#fff

• Gain 7-15 dBi (залежить від кількості елементів)
• Типово 3-20 елементів
• Вузька діаграма

Параболічна¶

         Feed
          |
    /-----*-----\
   /      |      \
  |       |       |  Reflector
   \      |      /
    \-----------/

• Найвищий gain (20-35 dBi)
• Дуже вузький промінь (2-10°)
• Потребує точного наведення

Формула gain:

G = 10 × log₁₀(η × (π × D / λ)²)

D = діаметр (м)
λ = довжина хвилі (м)
η = ефективність (0.5-0.7)

Патч (мікросмужкова)¶

  ___________
 |           | Ground plane
 |  _______  |
 | |       | | Patch element
 | |_______| |
 |___________|
     Feed

• Компактна, плоска
• Gain 6-9 dBi
• Ідеальна для WiFi, LTE панелей
• Легка у виготовленні

Link Budget¶

Формула¶

Pr = Pt + Gt + Gr - FSPL - Lc - Lmisc

Free Space Path Loss¶

FSPL (dB) = 20 × log₁₀(d) + 20 × log₁₀(f) + 32.44

d = відстань (км)
f = частота (МГц)

Приклад розрахунку¶

Задача: WiFi link на 5 км, 5.8 GHz

Дано:
- Частота: 5.8 GHz
- Відстань: 5 км
- TX power: 23 dBm
- TX антена: 24 dBi параболічна
- RX антена: 24 dBi параболічна
- Втрати кабелів: 2 dB (кожна сторона)
- Чутливість приймача: -85 dBm

Розрахунок:
FSPL = 20×log(5) + 20×log(5800) + 32.44 = 122 dB

Pr = 23 + 24 + 24 - 122 - 4 = -55 dBm

Fade Margin = -55 - (-85) = 30 dB ✓

Результат: Link працюватиме з запасом 30 dB

Кабелі та роз'єми¶

Коаксіальні кабелі¶

Роз'єми¶

Мінімізація втрат¶

1. Коротший кабель — кожен метр = втрати
2. Якісний кабель — LMR-400 мінімум
3. Менше роз'ємів — кожен роз'єм = 0.1-0.5 dB
4. Герметизація — вода = катастрофа

Вибір антени¶

Для базових станцій¶

Для мобільних¶

Для UMTC¶

flowchart TB
    TASK["Задача"]

    TASK -->|"Покриття зони"| SECTOR["Секторна 12 dBi"]
    TASK -->|"Backhaul"| DISH["Параболічна 24+ dBi"]
    TASK -->|"Тест/SDR"| OMNI3["Omnidirectional"]

    style SECTOR fill:#d1fae5
    style DISH fill:#dbeafe
    style OMNI3 fill:#fef3c7

Монтаж та налаштування¶

Монтаж¶

• Подалі від металевих конструкцій
• Чим вище — тим краще (Fresnel zone!)
• Уникати перешкод в напрямку зв'язку
• Обов'язкове заземлення (грозозахист)

Налаштування¶

Інструменти¶

• Antenna Analyzer — перевірка VSWR, імпедансу
• Spectrum Analyzer — аналіз сигналу, завад
• Power Meter — вимірювання потужності
• Компас + Інклінометр — наведення

Обслуговування¶

• Перевіряти VSWR раз на рік
• Оглядати кабелі та роз'єми
• Очищувати від забруднень
• Перевіряти заземлення
• Замінювати пошкоджені елементи

Troubleshooting¶

Висока VSWR (>2.0) після монтажу антени
- Симптом: antenna analyzer показує SWR 2.5-4.0, передавач йде в protect mode або зменшує потужність; TX throughput впав
- Причина: потрапила вода в роз'єм N-type або SMA (частіше після дощу); або пошкоджений коаксіал (перегин з радіусом <10×діаметр); або невідповідність імпедансу через дешевий перехідник
- Рішення: роз'єднати з'єднання, оглянути на корозію/воду — просушити, обробити контактним очисником; перетермоусадити з мастикою; виміряти SWR на роз'ємі антени напряму (без кабелю) — має бути <1.5; замінити LMR-400 якщо є тріщини ізоляції. Див. загальний гайд

Поляризаційні втрати — сильно слабший сигнал ніж розраховано
- Симптом: Link Budget обіцяв fade margin 30 dB, по факту сигнал на 15-20 dB слабший ніж очікувалось
- Причина: TX та RX антени встановлені з різною поляризацією (напр. TX вертикально, RX горизонтально) — втрати 15-20 dB
- Рішення: уніфікувати поляризацію з обох сторін лінку (стандартно V для мобільного зв'язку); для Yagi — повернути антену на 90° і перевірити; для LTE MIMO slant ±45° — переконатись що обидва порти підключені та фази узгоджені

Параболічна антена наведена, але сигнал нестабільний
- Симптом: RSSI стрибає на 10-15 dB протягом хвилин, особливо днем; link працює вранці але падає вдень
- Причина: температурна деформація кронштейну зсуває точку наведення (beamwidth 2-5° не прощає); або перешкода в зоні Френеля (дерево виросло/розгойдується на вітрі)
- Рішення: перенаведення в різний час доби — визначити середню точку; використати жорсткіший кронштейн зі стабілізуючою трубою; перевірити зону Френеля калькулятором (60% має бути вільно); див. монтаж та юстування

Пов'язані теми¶

• Юстування — наведення антен
• Монтаж обладнання — встановлення
• Частотне планування — вибір частот
• RRU — радіочастина LTE
• Антени для SDR — спеціфіка SDR