Статья · Антенны и покрытие

Панельная антенна: направленное покрытие и как её выбрать

Панельная антенна собирает излучение в сектор и подавляет приём с тыла: за счёт этого она берёт дальше и ловит меньше помех. Разбираем, как связаны усиление и ширина луча, что даёт второй порт и схема MIMO, зачем нормируют отношение вперёд-назад, почему широкополосная панель закрывает 3G, 4G и 5G сразу и как правильно закрепить и навести антенну.

Если коротко

Усиление и ширина луча связаны: чем выше усиление, тем уже сектор и тем точнее нужна юстировка.

Ширина луча даётся по уровню минус 3 дБ — это угол, внутри которого мощность падает не более чем вдвое.

Два порта нужны для скорости данных: схема MIMO требует двух кабелей и двухканального оборудования.

Смотрите усиление по диапазонам: в нижней полосе оно всегда меньше, чем в верхней.

Что такое панельная антенна

Панельная антенна — это направленная антенна в плоском корпусе. Внутри печатные излучатели и металлический рефлектор: он отражает излучение вперёд и делает диаграмму односторонней. Отсюда и характерная форма — плоская коробка, которую вешают на стену, фасад или трубу.

Её главное отличие от всенаправленной — концентрация. Всенаправленная антенна распределяет мощность по кругу, панельная собирает её в сектор. За счёт этого в нужном направлении сигнал сильнее, а помехи с других сторон подавляются.

Применяют панели в двух ролях. Снаружи — как донорную антенну, направленную на базовую станцию: подробно этот выбор разобран в статье про антенну для усилителя сотовой связи. Внутри здания — как служебную антенну для вытянутых зон: коридоров, складов, паркингов, где круговая диаграмма потолочной антенны тратится впустую.

Усиление и ширина луча: две стороны одной величины

Ширина луча измеряется по уровню половинной мощности. Чем уже главный лепесток, тем больше усиление и тем точнее нужна юстировка.

Усиление антенны в децибелах относительно изотропного излучателя показывает, во сколько раз она концентрирует излучение в главном направлении. Никакой энергии антенна не добавляет: она перераспределяет ту, что пришла с кабеля.

Отсюда прямая связь: чем выше усиление, тем уже луч. Панель с усилением 9 дБи даёт луч около 90 градусов, панель на 11,5 дБи — около 54 градусов в верхнем диапазоне. Широкий луч прощает ошибку наведения, узкий требует точной юстировки, зато берёт дальше.

Усиление	Ширина луча по горизонтали	Когда выбирают
8–9 дБи	около 95–59°	Станция не очень далеко, нужен запас по наведению
9,5–11,5 дБи	около 90–54°	Дальняя станция, слабый сигнал, точная юстировка
5,5–8,5 дБи, два порта	около 90–45°	Нужен MIMO и работа в широкой полосе

Ширина луча указывается по уровню минус 3 дБ. Это угол, внутри которого мощность падает не более чем вдвое. За его границей сигнал не исчезает, но убывает быстро, поэтому зону покрытия считают именно по этому углу.

Поляризация, порты и MIMO

Поляризация — это ориентация электрического поля волны. Однопортовые панели обычно вертикальной поляризации: так работает большинство сетей. Двухпортовые содержат два излучателя с разной поляризацией в одном корпусе, и это позволяет принимать два независимых потока данных — схему MIMO.

Ключевой параметр здесь — изоляция между портами. Она показывает, насколько тракты независимы: чем выше, тем чище разделяются потоки. У панели КАДАММ АПМ-2 изоляция составляет от 12 до 24 дБ по диапазонам, у потолочных КАДАММ АВП-215 и КАДАММ АВП-280 — от 19 до 23 дБ.

Для голосовой связи и приёма звонков достаточно однопортовой панели.
Для интернета и скорости берут двухпортовую и тянут два кабеля до оборудования.
Оба порта подключают обязательно: оставленный открытым порт портит согласование.
Оборудование тоже должно быть двухканальным, иначе второй порт бесполезен.

Отношение вперёд-назад и почему оно важно

Даже у хорошей панели часть излучения уходит назад. Соотношение уровней вперёд и назад нормируется: у панелей КАДАММ АПН-9 и КАДАММ АПН-11 оно не хуже 15 дБ, то есть с тыла антенна слышит в тридцать с лишним раз слабее.

На практике это решает две задачи. Первая — не собирать помеху с той стороны, куда антенна не смотрит. Вторая, более важная для комплектов усиления, — развязка между донорной и внутренними антеннами: чем глуше панель с тыла, тем меньше вероятность самовозбуждения системы.

Широкополосность: одна антенна на все диапазоны

Раньше под каждый стандарт связи ставили свою антенну. Сейчас в этом нет смысла: стандарты живут в одних и тех же полосах, а сети постоянно перестраиваются. Широкополосная панель на 698–3800 МГц закрывает диапазоны от 700 до 2700 МГц, где работают действующие сети, и полосы 3300–3800 МГц, отведённые под 5G.

Поэтому вопросы «какая панельная антенна для 3G» и «какая для 4G» сводятся к одному: нужна антенна, чья полоса перекрывает диапазоны вашего оператора. Отдельная антенна под каждое поколение связи не требуется.

Смотрите усиление по диапазонам, а не одно число. У широкополосной панели усиление в нижнем диапазоне почти всегда меньше, чем в верхнем: у КАДАММ АПН-11 это 9,5 дБи на 698–960 МГц и 11,5 дБи на 3300–3800 МГц. Если ваш оператор работает на 800 МГц, считайте по нижней цифре.

Крепление и юстировка

Панели крепят двумя способами: на кронштейн к стене или фасаду и на трубу мачты. Модели КАДАММ АПН-9 и КАДАММ АПН-11 рассчитаны на трубу диаметром 38–52 мм, КАДАММ АПМ-2 ставится на кронштейн.

Закрепите кронштейн так, чтобы остался запас по повороту в обе стороны.
Выведите антенну за плоскость стены: металлический парапет или откос рядом с антенной искажает диаграмму.
Наведите по прибору, а не по карте: поворачивайте медленно и следите за уровнем.
Проверьте наклон в вертикальной плоскости, если станция заметно выше или ниже.
Зафиксируйте положение, загерметизируйте разъёмы и закрепите кабель отдельным хомутом, чтобы он не тянул за соединитель.
Заземлите конструкцию и предусмотрите грозозащиту тракта.

Про защиту тракта от импульсных перенапряжений есть отдельный материал: грозозащита антенно-фидерного тракта.

Панельные антенны КАДАММ

Все три модели КАДАММ (KADAMM) — уличного исполнения, широкополосные, с рефлектором и корпусом из стойкого к ультрафиолету пластика. Рабочая температура от минус 40 до плюс 65 градусов, заземление по постоянному току, волновое сопротивление 50 Ом.

КАДАММ АПМ-2

698–4000 МГц, два порта MIMO, усиление до 8,5 дБи, кронштейн

Открыть карточку

КАДАММ АПН-9

698–3800 МГц, один порт, усиление до 9,5 дБи, луч 95–59°

Открыть карточку

КАДАММ АПН-11

698–3800 МГц, один порт, усиление до 11,5 дБи, луч 90–54°

Открыть карточку

Параметр	АПМ-2	АПН-9	АПН-11
Диапазоны	698–4000 МГц	698–3800 МГц	698–3800 МГц
Усиление по диапазонам	5,5 / 8,5 / 7,0 дБи	8,0 / 9,0 / 9,5 дБи	9,5 / 11 / 11,5 дБи
Порты	два, MIMO, изоляция 12–24 дБ	один	один
Луч горизонт / вертикаль	90–45° / 78–38°	95–59° / 68–48°	90–54° / 66–42°
Вперёд-назад	—	не менее 15 дБ	не менее 15 дБ
КСВН	не более 2,0	не более 2,0	не более 2,0
Мощность	до 50 Вт	до 50 Вт	до 50 Вт
Габариты	315×195×68 мм	294×210×65 мм	440×205×60 мм
Масса	0,65 кг	0,87 кг	1,1 кг
Монтаж	кронштейн	труба Ø38–52 мм	труба Ø38–52 мм

Весь раздел с ценами и документацией — панельные антенны КАДАММ.

Как читать паспорт панельной антенны

В характеристиках панели обычно десяток строк, и половина из них влияет на результат сильнее, чем красивая цифра усиления на первой странице.

Строка паспорта	Что означает	На что влияет
Диапазоны	Полосы, в которых антенна работает по нормам	Должны перекрывать диапазоны вашего оператора с запасом
Усиление	Концентрация излучения в главном направлении	Даётся по каждому диапазону отдельно, нижний обычно слабее
Ширина луча	Угол по уровню минус 3 дБ, горизонт и вертикаль	Определяет зону покрытия и требования к точности наведения
Поляризация и порты	Один или два тракта, ориентация поля	Два порта нужны для MIMO, изоляция показывает их независимость
КСВН	Качество согласования с 50-омным трактом	Значение выше 2,0 означает заметное отражение обратно в кабель
Интермодуляция	Уровень продуктов нелинейности	Важно там, где рядом работают несколько несущих
Мощность	Что антенна выдерживает длительно	Для приёмных задач не критично, для передачи считают с запасом
Монтаж и масса	Тип крепления и вес конструкции	Определяет кронштейн и допустимую ветровую нагрузку

Как читаются КСВН, ослабление и развязка в характеристиках любого узла тракта, подробно разобрано в статье про характеристики ВЧ-компонента, а про интермодуляцию есть отдельный материал: что такое PIM.

Пять ошибок при установке панели

Антенна прижата к стене или парапету. Металл рядом с излучателем искажает диаграмму и уводит луч в сторону от расчётного направления.
Наведение по карте, а не по прибору. Сигнал часто приходит отражённым, и максимум оказывается совсем не там, где стоит вышка на карте.
Забыт наклон. Если станция заметно выше или ниже, антенна, выставленная строго по горизонту, теряет несколько децибел просто так.
Подключён один порт из двух. Второй порт двухпортовой антенны нельзя оставлять открытым: страдает согласование, а MIMO не работает вовсе.
Кабель висит на разъёме. Вес трассы должен приходиться на хомут, иначе соединитель со временем разбалтывается и в тракт приходит влага.

Первые две ошибки дают потерю 5–10 дБ, то есть больше, чем разница между самой слабой и самой сильной панелью серии. Поэтому монтаж и юстировка важнее выбора модели.

Что брать под задачу

Задача	Модель	Почему
Донорная антенна для усилителя, нужен интернет	КАДАММ АПМ-2	Два порта под MIMO и полоса до 4000 МГц
Донорная антенна, дальняя станция, голос	КАДАММ АПН-11	Наибольшее усиление серии, узкий луч
Донорная антенна, станция ближе	КАДАММ АПН-9	Луч шире, проще навести и удержать
Покрытие коридора или склада изнутри	КАДАММ АПН-9	Направленная зона вдоль помещения вместо круговой
Равномерное покрытие офиса	КАДАММ АВП-215 и КАДАММ АВП-280	Потолочные антенны с круговой диаграммой, см. расстановку внутренних антенн
Несколько антенн от одного источника	КАДАММ ДМ-698/4000 и КАДАММ НО-698/4000	Делитель на равные ветви или ответвитель на цепочку

Частые вопросы

Панельная концентрирует излучение в сектор шириной 45–95 градусов и подавляет приём с тыла, всенаправленная принимает со всех сторон одинаково. Панель даёт больше усиления и меньше помех, но требует наведения.

Та, чья полоса перекрывает диапазоны вашего оператора. Широкополосная панель 698–3800 МГц закрывает 3G, 4G и полосы 5G сразу, отдельная антенна под каждое поколение не нужна.

Антенна с двумя излучателями разной поляризации в одном корпусе. Она принимает два независимых потока данных, что заметно поднимает скорость. Нужны два кабеля и двухканальное оборудование.

Это угол, внутри которого мощность падает не более чем вдвое, то есть на 3 дБ. За его пределами сигнал убывает быстро, поэтому зону покрытия считают по этому углу.

На кронштейн к стене или фасаду либо на трубу мачты диаметром 38–52 мм. Важно оставить запас по повороту для юстировки и вынести антенну от металлических конструкций.

Да, для вытянутых зон это правильнее круговой: коридор, склад или проезд паркинга закрывается направленной панелью выгоднее, чем цепочкой потолочных антенн.