Виды пассивных внутренних антенн и их преимущества для усиления покрытия

Пассивная внутренняя антенна

Современные коммуникационные технологии требуют надежного и стабильного сигнала внутри зданий и сооружений. Одним из эффективных способов обеспечения качественной связи является использование пассивной внутренней антенны. Такие антенны не содержат активных электронных элементов и способны распределять или принимать радиочастотные сигналы, не влияя на их усиление или генерацию. Применение пассивных антенн внутри помещений обусловлено их простотой, долговечностью и отсутствием необходимости в дополнительном электропитании, что особенно важно в условиях ограниченного пространства и строгих требований по электробезопасности.
Пассивные внутренние антенны применяются в различных системах связи: от GSM и 4G/5G до Wi-Fi и других радиосетей. Их ключевая задача — обеспечить сильный и равномерный уровень сигнала на территории, где обычно наблюдаются потери из-за стен, перегородок и иных конструктивных преград.

Основные типы пассивных внутренних антенн и их конструктивные особенности

Виды пассивных антенн различаются по форме, конструкции и способу излучения сигнала, что определяет их применение для различных условий внутри помещений. Среди наиболее распространённых типов выделяются:

• Планарные антенны: тонкие плоские конструкции, выполненные на основе печатных плат с металлическими элементами, часто размером около 100х100 мм или меньше. Они обладают направленными характеристиками и компактны, что позволяет легко интегрировать их в стены или потолочные панели. Площадь излучающей поверхности обычно находится в пределах 0,01-0,02 м²;
• Штыревые антенны: классические вертикальные элементы длиной от 0,25 до 0,5 длины волны, что для GSM-сигнала 900 МГц составляет примерно 83-166 мм. Эти антенны обладают омнинаправленной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости для равномерного распределения сигнала;
• Панельные антенны: крупные плоские антенны с направленной диаграммой излучения. Обычно размеры варьируются от 200х200 мм до 300х300 мм. Такие антенны применяются для целенаправленного усиления сигнала в определённом секторе помещения;
• Фреймовые антенны: рамочные конструкции, обеспечивающие излучение в определённом направлении, часто используемые в системах с несколькими антеннами для создания зон покрытия.

Все перечисленные типы отличаются между собой диапазонами рабочих частот, коэффициентом усиления (от 2 до 8 dBi в зависимости от модели), а также уровнями стоячих волн (КСВ), который в качественных антеннах не превышает 1.5. Конструкция пассивной антенны не включает в себя элементов питания, что снижает вероятность выхода из строя и упрощает техническое обслуживание.

Сравнительный анализ видов внутренних пассивных антенн по параметрам эффективности

Для грамотного выбора внутренней пассивной антенны важно рассмотреть ключевые параметры, которые влияют на эффективность работы:

Согласно исследованиям Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН, наиболее оптимальными по соотношению габаритов и эффективности для офисных помещений являются панельные и планарные пассивные антенны. Их установка позволяет увеличить уровень сигнала на 6-10 dB без использования активных усилителей.
Минус штыревых антенн — ограниченная направленность и относительно небольшое усиление, однако они незаменимы в ситуациях с ограниченным пространством, где требуется равномерное покрытие.

Преимущества использования пассивных внутренних антенн для усиления покрытия в помещениях

Пассивная антенна преимущества заключаются в ряде практических аспектов:

• Отсутствие электропитания: пассивные антенны не требуют дополнительного питания, что сокращает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание;
• Минимизация помех: отсутствие активных элементов уменьшает вероятность наводок и интермодуляционных искажений;
• Долговечность:
• Простота установки:
• Экономическая эффективность:
• Соответствие нормативам:
• Широкая совместимость:

В итоге установка таких антенн повышает качество связи в зданиях с бетонными стенами, металлическими конструкциями и другими факторами, ослабляющими радиосигнал.

Особенности установки и оптимального размещения пассивных внутренних антенн

Понимание того, как работает пассивная антенна, критично для ее эффективного размещения в помещениях. Основное правило — антенна не должна иметь препятствий в зоне излучения, а также минимально удаляться от источника сигнала, если речь идет о системах с распределением сигнала по кабелю.
Для антенны пассивной для мобильного устройства важно обеспечить расположение в верхних зонах помещения (потолочные панели или верхние участки стен), где отражения минимальны.
Размер помещения существенно влияет на тип используемой антенны: в офисах до 100 кв.м оптимальны планарные модели, в холлах и больших производственных цехах — панельные.
Расстояние до усилителя сигнала или базовой станции должно быть не более 15-20 м при использовании коаксиального кабеля с потерями не выше 3 дБ. При больших расстояниях рекомендуется использовать кабели с низкими потерями (например, LMR-400).
В помещениях с температурным режимом высококачественные пассивные антенны сохраняют работоспособность при условиях от -40° до +60°С согласно ГОСТ.
Монтаж должен учитывать материал стен: металлические или армированные конструкции уменьшают зону действия антенны примерно на 30-50%, что требует установки дополнительных элементов покрытия.

Влияние конструкции антенн на качество сигнала и зоны покрытия

Внутренняя антенна усиление сигнала зависит в первую очередь от конструкции излучающего элемента, а также качества материалов. Ключевые факторы:

• Материал излучающей поверхности: медь, латунь и алюминий обеспечивают низкое сопротивление и минимальные потери на нагрев;
• Габариты и геометрия: длина резонансного элемента должна соответствовать половине длины волны принимаемого сигнала (например, для 1800 МГц — около 83 мм), что обеспечивает максимальный КПД;
• Диаграмма направленности:
• Качество изоляции и крепления:
• Коэффициент стоячей волны (КСВ):

Использование внутренней антенны для усиления сигнала позволяет охватывать зоны, которые активные усилители или ретрансляторы не могут покрыть из-за архитектурных ограничений или ограничений мощности передатчика.
Практический пример: в офисном помещении площадью 150 кв.м установка 2 панельных пассивных антенн (глубина излучения 3-5 м, усиление 6 dBi) позволила повысить уровень сигнала на 8 дБ, что улучшило качество соединения и количество одновременных подключений по сети LTE до 30%, согласно техническому отчету компании СвязьТехник за 2023 год.

Таким образом, пассивные антенны для усиления покрытия представляют собой надежное, экономичное и технически обоснованное решение для улучшения качества связи в различных типах помещений. Оптимальный подбор типа, конструкции и места установки антенны позволяет эффективно покрывать территории с проблемными зонами сигнала, обеспечивая стабильную работу мобильных и радиокоммуникационных систем.

Чтобы расширить знания по теме, изучите следующие материалы:

• ETSI EN 301 908-1 — Harmonised Standard for Mobile Radio Equipment
• ГОСТ Р 56522-2015. Устройства радиотехнические. Методы измерения параметров антенн
• ITU-R Recommendation M.2101: Mobile broadband antenna systems
• Российский национальный стандарт и нормативные документы в области связи

Что еще ищут читатели