sábado, 5 de julio de 2008

Reutilización del sistema de telefonía móvil: Antenas multibanda

En el post anterior hemos visto las antenas que trabajan en una sola banda de frecuencias, pero en entornos donde por distintas causas tienen que coexistir sistemas en varios rangos de frecuencia resultan mucho mas coste-efectivas utilizar antenas multibanda.

Son antenas que pueden trabajar en distintos rangos de frecuencia permitiendo su uso para aplicaciones GSM/UMTS. Entre otros beneficios, uno de los principales es la reducción del número de antenas y la mejora del impacto visual.

Entre las antenas dual-banda, tenemos GSM900/UMTS, GSM900/GSM1800, GSM1800/UMTS. Estas antenas pueden ser con polarización simple o polarización dual/cruzada.

La característica principal de este tipo de antenas es que son adecuadas para dos bandas de frecuencias. En consecuencia tenemos dos conectores distintos para polarización simple y cuatro si se trata de polarización cruzada. Podemos también añadir un diplexor a este tipo de antenas, lo cual nos permitirá utilizar un alimentador común entre antena y estación base (BTS)



Los diplexores.
Son dispositivos de tres puertos que pueden ser utilizados de dos formas distintas:
- Puerto 1 conectado a la BTS trabajando en la banda de baja frecuencia (ej. GSM900)
- Puerto 2 conectado a la BTS trabajando en la banda de alta frecuencia (ej. GSM1800)
- Puerto 3 común a ambas frecuencias conecta el cable alimentador y la antena.

O también utilizado:
- Puerto 1 conectado a la antena trabajando en la banda de baja frecuencia (ej. GSM900)
- Puerto 2 conectado a la antena trabajando en la banda de alta frecuencia (ej. GSM1800)
- Puerto 3 común a ambas frecuencias conecta el cable alimentador y la BTS.

El diplexor es atravesado tanto por la señal tanto en transmisión como en recepción e introduce unas pérdidas de inserción de 0.3dB. Estas pérdidas y el coste añadido del diplexor son justificables ya que únicamente utilizamos un sistema de alimentación que tiene un coste mas elevado. Sin embargo hay que comprobar siempre que el alimentador cumple los requisitos en ambas bandas de frecuencia ( la atenuación aumenta con la frecuencia).

Una desventaja del uso de antenas dual-banda con diplexor es que en ambas bandas de frecuencia tenemos que aplicar el mismo tilt.


Ejemplo antena dual-band: 2 Multiband pannel, dual polarization, electrical downtilt variable. GSM1800/UMTS
Parametros principales:
Rango de frecuencias: 1710MHz-2180MHz
Bandas: 1710MHz-1880MHz and 1920MHz-2180MHz
Polarización: Cruzada +45º,-45º
Ganancia,tilt en banda [1710MHz-1880MHz]: (16,1dBi, 0º), (15.3dBi,5º), (16dBi,10º)
Ganancia,tilt en banda [1920MHz-2180MHz]:(16.5dBi,0º), (16.7dBi,5º), (16,2dBi,10º)
Ancho de banda a -3dB: 88º en ambas bandas.
Tilt eléctrico ajustable de manera contínua de 0 a 10º.
Relación delante/detras: >24dB
Aislamiento Intrasystem:>30dB
Aislamiento Intersystem:>30dB
Impedancia: 50 ohmios
VSWR: <1.5
Intemodulación IM3: <150dbc
Máxima potencia por entrada: 300W a 50ºC temperatura ambiente.
Diagramas de radiación horizontal/vertical:


Elección de antena dual banda o dos antenas una para cada banda. Ejemplos.

(a) El operador tiene construida su red GSM900 y ha adquirido una licencia UMTS. Estamos en un entorno urbano donde ya se ha realizado una operación de densificación reduciendo los tamaños de celda y sectorizando las antenas omnidireccionales. Para instalar en la misma cobertura la red UMTS es recomendable cambiar las antenas GSM900 por antenas dual-banda GSM900/UMTS para evitar incrementar el numero de antenas de 3 o 6, a 6 o 12. O lo que todavía es más costoso y complejo, adquirir un nuevo emplazamiento para la red UMTS.

(b) El operador quiere construir la red UMTS en zonas de bajo tráfico donde ya tiene implantadas su red GSM900. Como inicialmente la cobertura de GSM900 va a ser mayor, tiene mas sentido implantar antenas independientes para UMTS por ejemplo en zonas urbanas.

En los sistemas multibanda tenemos que utilizar mas de un ANc por celda, concretamente uno por banda.


Antenas Triple Banda:

El sistema de antena triple banda necesita al menos 6 alimentadores por sector. Si se comparten los alimentadores el numero puede reducirse hasta dos por sector.

Una configuración utilizando triplexores, permite tener únicamente dos cables de alimentación por sector para las tres bandas. Un inconveniente de esta configuración es que los conectores deben mantener sus características en las tres bandas y el sistema compartirá el mismo tilt.






Para dar una mayor flexibilidad se propone separar los cables de alimentación entre GSM900 y GSM1800/UMTS.








Las ventajas de este modo de trabajo son:
- Mayor flexibilidad en la elección del alimentador.
- Mejoras en el desacoplo de las señales con los diplexores.
Hasta aqui un repaso a algunos de las características principales de las antenas multibanda. Volviendo a nuestra aplicación de partida, la television broadcast sobre dispositivos móviles, es precisamente en los emplazamientos con este tipo de antenas donde se reutiliza la infraestructura existente para añadir la señal DVB-SH.
Fabricantes: