Выбор антенно-фидерного оборудования УКВ ретранслятора

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

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

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.