Антенная техника: проблемы и решения
25 марта 2015
Рубрика: Технологии.
Автор: Владислав Губенко.

ant_25_03_2015

Часто можно услышать от пользователей мобильной связи такую фразу: «На моем мобильнике нет антенны». Для несведущего человека это означает, что говорить по мобильному телефону не получается, потому что нет сигнала. А специалисту такая фраза режет слух: как это нет антенны?! В любом мобильном телефоне есть антенна, даже несколько, кто бы, что бы вам ни доказывал!

ant_25_03_2015_1

Несмотря на появление и развитие новых технологий в телекоммуникациях, без антенн не обойтись — они всегда будут присутствовать в любой радиосистеме. Более того, антенна остается одним из главных ее элементов, поскольку параметры и характеристики любой антенны в значительной степени определяют качество работы всей системы в целом и, следовательно, качество предоставляемых услуг населению.

Антенная техника в последние годы шагнула далеко вперед. Такое ее стремительное развитие связано с развитием телекоммуникационных технологий, без которых жизнь современного общества невозможна. Информация является важнейшей составляющей нашей жизни, а ее передача от источника к потребителю зависит от телекоммуникационных систем, использующих проводные либо беспроводные технологии.

В случае беспроводных технологий информация передается в виде электромагнитных волн в неограниченном пространстве от источника (радиопередающее устройство) к потребителю (радиоприемное устройство). Таким образом, информация, заключенная в электромагнитной волне, начинается на передающей антенне и заканчивается на приемной.

ant_25_03_2015_2

В нашей стране телекоммуникационные системы развиваются так же бурно, как и в других развитых странах мира. Это и мобильная связь, и системы передачи данных, и цифровое телевещание, и радиосвязь, и другие современные системы телекоммуникаций. Каждая из них решает определенный круг задач, будь то предоставление услуг мобильной связи населению, либо создание полномасштабной системы цифрового телевещания на всей территории нашей страны, либо использование корпоративной связи и т.п.

Переход на цифровые технологии позволил в значительной мере снизить проблемы, вызванные сложностью распространения сигналов (в виде электромагнитных волн) в условиях многообразной городской застройки, а также природным рельефом местности. Во многих случаях наличие прямой видимости между передающими и приемными антеннами уже не является критерием оптимальной работы беспроводной телекоммуникационной системы (например, цифрового телевещания).

Однако наличие различных экранирующих препятствий значительно снижают уровень сигнала на входе приемного устройства, что приводит к снижению качества предоставляемых услуг телекоммуникаций.

Если брать опять же цифровое телевидение, то на абонентской стороне это проявляется в виде периодического «рассыпания» картинки на экране телевизора до полного прекращения приема телевизионного сигнала.

ant_25_03_2015_3

В результате пользователям приходится менять положение приемной антенны, если она находится внутри квартиры, где ведется прием, либо устанавливать в лучшем месте вне квартиры, например, на крыше дома.

В случае беспроводных систем передачи данных эти негативные процессы проявляются в снижении скорости их работы, работа в Интернете либо ухудшается, либо полностью прекращается.

Также следует иметь в виду, что в приемную антенну при отсутствии прямой видимости практически всегда приходят несколько лучей — основной и переотраженные. В раскрыве приемной антенны они интерферируют (складываются), что сказывается на качестве приема, сигнал при этом может значительно ослабиться и даже пропасть вовсе.

Наряду с интерференцией наблюдается процесс частичной дифракции радиоволн, а также ослабления в экранирующих средах — стенах, перекрытиях, крышах и т.п. Все эти внешние факторы сказываются как на амплитуде сигнала в точке приема, так и на его характеристиках: фазе и поляризации приходящей в приемную антенну волны.

Теперь видно, насколько своеобразны беспроводные телекоммуникационные системы и насколько высоки требования к антеннам, в них используемым.

Одно из самых перспективных направлений в области развития антенной техники является разработка и использование так называемых «умных» антенн, или смарт-антенн. Такие антенны являются, по своей сути, адаптивными устройствами, изменяющими в зависимости от внешних факторов в масштабе реального времени свои направленные характеристики до оптимального значения, что приводит к поддержанию в оптимальном режиме работы всей системы в целом.

ant_25_03_2015_4

К примеру, при просмотре на телевизоре программ цифрового телевидения не требуется периодическое изменение месторасположения приемной антенны в комнате, антенна сама находит наиболее сильный переотраженный сигнал и именно он поступает на вход приемного устройства.

Адаптивные антенны используются в мобильной связи в качестве антенн базовых станций. Это позволяет в большей мере сэкономить на энергетике системы, повысить надежность связи и снизить проблемы электромагнитной совместимости с другими телекоммуникационными системами.

Антенна базовой станции «следит» за активным абонентом, находящимся в зоне действия данной станции, перераспределяя энергию сигнала именно в его сторону.

Таким образом, теперь антенны — не статичные устройства, а динамичные системы, подстраивающиеся под определенные условия приема-передачи сигнала.

Но следует признать, что такие антенные системы гораздо дороже традиционных антенн, что делает их использование в большинстве случаев пока нерентабельным.

Каковы же перспективы развития антенной техники в нашей стране? Уже сейчас разработаны и выпускаются в промышленных объемах антенны для приема сигналов цифрового телевидения. Выпускаются антенны и для абонентских терминалов мобильной связи стандарта CDMA.

Но работы в этом направлении следует продолжать и развивать. Особенно это необходимо делать, учитывая тот факт, что в Ташкентском университете информационных технологий имеется научный потенциал и научные наработки в области антенной техники.

На кафедре «Системы телерадиовещания» имеются направления обучения «Антенно-фидерные устройства» и «Электромагнетизм», в рамках этих же направлений проводятся научные исследования по разработке антенн для цифрового телевещания и мобильной связи.

В ближайшее время предполагается создание учебно-практической лаборатории, где будут конструироваться антенны для нужд национальных телекоммуникационных компаний.

Уже сейчас поставлены задачи улучшения качества приема сигналов цифрового телевидения и мобильной связи в сложных условиях, решить которые потребуется в самые кратчайшие сроки. Для решения этих задач активно привлекаются студенты и магистранты, которые под руководством преподавателей кафедры проводят расчеты, создают и исследуют компьютерные модели, собирают опытные образцы антенн, проводят их тестовые испытания.

Часть научных исследований проводится в сотрудничестве с Центром UNICON.UZ, который имеет в своем распоряжении уникальную измерительную лабораторию с безэховой камерой. Безэховая камера представляет собой абсолютно закрытое от внешних электромагнитных полей помещение, внутри которого проводятся измерения всех параметров электронного оборудования, излучающего электромагнитные поля. Здесь проводятся исследования антенн, разработанных специалистами ТУИТ. Полученные результаты позволяют судить о возможности их применения в беспроводных системах телекоммуникаций Узбекистана.

Главным выводом всего сказанного является то, что в нашей стране вполне по силам создание антенной техники по своим параметрам, не уступающей зарубежным образцам. Изготовление антенн в промышленных масштабах позволит, во-первых, создать дополнительные рабочие места, во-вторых, исключить трату валютных средств на приобретение антенн за рубежом.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте