آنتنهای موبایل، که در سایتهای ایستگاه فرستنده-گیرنده پایه (Base Transceiver Station یا BTS) نصب میشوند، اجزای حیاتی برای برقراری ارتباطات تلفن همراه (2G, 3G, 4G, 5G) هستند. این آنتنها امواج رادیویی را در محیط پخش کرده و سیگنالهای کاربران را دریافت میکنند.
۱. انواع اصلی آنتنهای موبایل و مشخصات فنی
آنتنهای مورد استفاده در شبکههای سلولی، اغلب آنتنهای سکتور (Sector) یا پنل (Panel) هستند که برای پوششدهی ناحیهای خاص طراحی شدهاند.
نوع آنتن | مشخصات فنی و ساختار | کاربرد اصلی |
آنتنهای پنل/سکتور (Panel/Sector Antennas) | ساختار: مستطیل شکل، باریک و تخت. پرتو متمرکز و جهتدار است. عرض پرتو افقی (Horizontal Beamwidth): معمولاً 60^circ تا 120^circ برای تقسیم سلول به سکتور. بهره (Gain): بالا (معمولاً 15 تا 20 dBi). | پرکاربردترین نوع. برای پوششدهی مناطق شهری و ایجاد سکتورهای مجزا در یک سایت (3 یا 6 سکتور در هر BTS). |
آنتنهای امنی دایرکشنال (Omnidirectional Antennas) | ساختار: استوانهای، انتشار سیگنال به صورت دایرهای (360^circ) در صفحه افقی. بهره: متوسط (8 تا 12 dBi). | کم کاربرد. برای مناطق روستایی کمتراکم، یا در مرکز شهرهای کوچک که نیاز به پوشش یکسان در همه جهات وجود دارد. |
آنتنهای هوشمند/MIMO (Smart/Massive MIMO) | ساختار: یکپارچه و پیچیده با چندین عنصر آنتن در یک بدنه. پورتهای ورودی: از 8 پورت تا 32 یا 64 پورت. قابلیت: پشتیبانی از Beamforming (هدایت پرتو) و Multi-User MIMO. | نسل جدید (4G/5G). افزایش ظرفیت (Capacity) در مناطق پرتراکم با استفاده مجدد از فرکانس. |
۲. مشخصات فنی کلیدی
در خرید و تنظیم آنتنهای موبایل، مشخصات زیر حیاتی هستند:
- بهره آنتن (Antenna Gain):
- توانایی آنتن در متمرکز کردن انرژی. هرچه بهره بالاتر باشد، سیگنال میتواند مسافت دورتری را طی کند یا با کیفیت بهتری دریافت شود. واحد آن دسیبل ایزوتراپیک (dBi) است.
- پلاریزاسیون (Polarization):
- آنتنهای موبایل مدرن از پلاریزاسیون دوگانه (Dual Polarization) (معمولاً +45^circ و -45^circ) استفاده میکنند. این کار باعث تنوع (Diversity) و بهبود پایداری سیگنال در محیطهای چند مسیری میشود.
- زاویه شیب (Tilt):
- شیب مکانیکی (Mechanical Tilt): زاویه فیزیکی آنتن نسبت به حالت عمود بر زمین.
- شیب الکتریکی (Electrical Tilt یا RET): زاویه دهی پرتو با تغییر فاز عناصر داخلی آنتن. این روش تداخل را بهتر مدیریت کرده و به اپراتور اجازه میدهد از راه دور پوششدهی را تنظیم کند.
- پهنای باند (Bandwidth):
- قابلیت آنتن برای پشتیبانی از چندین باند فرکانسی (Multi-band) به صورت همزمان (مثلاً 900MHz, 1800MHz, 2100MHz و 2600MHz) در یک پکیج واحد.
۳. میزان برق مورد نیاز آنتنها و سایت BTS
الف) توان مصرفی خود آنتنها
آنتنهای موبایل (Panel/Sector) قطعات پسیو (Passive) هستند. به این معنی که:
- آنها برق مصرف نمیکنند.
- وظیفه آنها تنها تبدیل انرژی الکتریکی (RF) دریافتی از رادیو به امواج الکترومغناطیسی و بالعکس است.
ب) توان مصرفی کل سایت BTS
مصرف برق در سایت مخابراتی مربوط به تجهیزات فعال است که شامل موارد زیر میشود:
- واحد رادیویی از راه دور (RRU/TRX): این واحد فرستنده/گیرنده اصلی است که سیگنال را تولید و تقویت میکند. بیشترین مصرف برق مربوط به تقویتکنندههای توان (Power Amplifiers) در RRU است.
- واحد باند پایه (BBU): مغز سایت که پردازش داده و سیگنالینگ را انجام میدهد.
- تجهیزات جانبی: سیستمهای تهویه مطبوع (HVAC) یا فنهای خنککننده، رکتفایرها (برای تبدیل AC به DC) و سیستم روشنایی.
نسل شبکه | مصرف توان تقریبی در kW (بدون HVAC) |
2G/3G | 1.5 تا 3 kW |
4G (LTE) | 3 تا 5 kW |
5G (Massive MIMO) | 5 تا 10 kW و بیشتر |
۴. تجهیزات جانبی ضروری برای یک دکل BTS
یک سایت BTS برای عملکرد صحیح، نیاز به زیرساختها و تجهیزات جانبی حیاتی دارد:
- تجهیزات رادیویی و پردازشی:
- واحد باند پایه (BBU): برای پردازش، رمزگذاری و سوئیچینگ دادهها.
- واحد رادیویی از راه دور (RRU): نصب شده زیر آنتن برای تقویت سیگنال و کاهش اتلاف کابلها.
- سیستم تغذیه و برق اضطراری:
- رکتفایر (Rectifier): تبدیل برق AC (شبکه شهری) به برق DC (-48V) برای تغذیه تجهیزات الکترونیکی.
- بانک باتری (Battery Bank): تأمین برق اضطراری برای چند ساعت (معمولاً 4 تا 8 ساعت) در زمان قطعی برق.
- موتور برق (ژنراتور): برای قطعیهای طولانی مدت، ژنراتور دیزلی یا گازسوز نصب میشود.
- زیرساخت دکل و اتصال:
- کابلهای کواکسیال/فیبر نوری: برای اتصال RRU به آنتنها (RF Jumpers) و اتصال BBU به RRU (فیبر نوری).
- سینی کابل و بستها: برای مدیریت و تثبیت کابلها روی دکل.
- پوشش محافظ (Weatherproofing): استفاده از چسب و روکش برای جلوگیری از نفوذ آب به اتصالات RF.
- سیستم انتقال (Backhaul):
- رادیوهای مایکروویو: (همراه با دیشهای سهموی کوچک) برای اتصال سایت BTS به شبکه اصلی اپراتور در صورت عدم دسترسی به فیبر نوری.
- تجهیزات فیبر نوری: برای انتقال دادههای حجیم و پرسرعت.
- محافظت و محفظه:
- شلتر یا کابینت (Shelter/Cabinet): محفظه مقاوم در برابر آب و هوا برای نگهداری تجهیزات BBU و باتریها.
- سیستم HVAC: تهویه مطبوع برای حفظ دمای بهینه تجهیزات الکترونیکی (زیر 40^circ C).
- سیستم ارتینگ و صاعقهگیر: مهمترین بخش برای حفاظت از کل تجهیزات در برابر صاعقه و تخلیه جریانهای سرگردان.
