Усилитель, монтируемый на башне
Заполненная мачта с ТМА (белыми прямоугольными ящиками), установленными позади всех панельных (прямоугольных) антенн

Усилитель , монтируемый на башне ( TMA ), или усилитель на мачте ( MHA ), представляет собой малошумящий усилитель (LNA), устанавливаемый как можно ближе к антенне на мобильных мачтах или базовых приемопередающих станциях . TMA снижает коэффициент шума базовой приемопередающей станции (NF) и, следовательно, улучшает ее общую чувствительность ; другими словами, мобильная мачта может принимать более слабые сигналы. Питание для питания усилителя (в верхней части мачты) обычно представляет собой компонент постоянного тока на том же коаксиальном кабеле, который питает антенну, в противном случае необходимо проложить дополнительный кабель питания к TMA/MHA для подачи на него питания.

Преимущества мобильной связи

В системах двусторонней связи бывают случаи, когда один канал, одна связь, слабее другой, обычно это называется несбалансированными связями. Это можно исправить, сделав передатчик на этой связи сильнее или приемник более чувствительным к более слабым сигналам.

TMA используются в мобильных сетях для улучшения чувствительности восходящей линии связи в вышках мобильной связи. Поскольку передатчик в мобильном телефоне не может быть легко модифицирован для передачи более сильных сигналов. Улучшение восходящей линии связи приводит к сочетанию лучшего покрытия и мобильной передачи с меньшей мощностью, что в свою очередь подразумевает меньший расход энергии от его батарей, следовательно, более длительный заряд батареи. [1]

Бывают случаи, когда кабель между антенной и приемником настолько слабый ( слишком тонкий или слишком длинный ), что сигнал ослабевает от антенны до того, как достигнет приемника; поэтому может быть принято решение установить TMA с самого начала, чтобы сделать систему жизнеспособной. Другими словами, TMA может лишь частично исправить или смягчить дисбаланс связи.

Недостатки/подводные камни

Простая телефонная мачта с тремя ТМА (горизонтальными прямоугольными ящиками), видимыми наверху металлической башни и перед прямоугольными антеннами
  1. Если принимаемый сигнал не слабый, установка TMA не принесет ожидаемого результата.
  2. Если принимаемый сигнал достаточно сильный, это может привести к тому, что TMA создаст собственные помехи, которые передадутся на приемник. [2]
  3. В некоторых мобильных сетях (например, IS-95 или WCDMA - также известный как европейский 3G -) нелегко обнаружить и исправить несбалансированные соединения, поскольку баланс соединения не является постоянным; баланс соединения изменяется в зависимости от нагрузки трафика. Однако другие мобильные сети (например, GSM ) имеют постоянное соединение, поэтому можно анализировать записи вызовов и устанавливать, где необходимы TMA. [1]
  4. Для установки TMA наверху телефонной мачты могут иметься практические ограничения по помещению, визуальные или конструктивные ограничения по весу.
  5. Если TMA выйдет из строя, это может сделать систему непригодной для использования до тех пор, пока не будет выполнено техническое обслуживание, если только его нельзя обойти.
  6. Обслуживание TMA сложнее, чем обслуживание приемников, и, следовательно, дороже, поскольку TMA может находиться в опасной близости (в ближнем поле) от антенны и высоко на башне. Приемник может быть альтернативно размещен в шкафу или хижине у основания башни. [3] [4]

Математические принципы

В приемнике приемный путь начинается с сигнала, возникающего в антенне. Затем сигнал усиливается на дальнейших этапах в приемнике. На самом деле он усиливается не сразу, а поэтапно, при этом некоторые этапы производят другие изменения ( например, изменение частоты сигнала ).

Принцип можно продемонстрировать математически; коэффициент шума приемника рассчитывается путем модульной оценки каждого каскада усилителя. Каждый каскад состоит из коэффициента шума (F) и величины усиления, или коэффициента усиления (G). Таким образом, усилитель номер 1 будет сразу после антенны и описывается и . Соотношение каскадов известно как формула Фрииса . Ф 1 {\displaystyle F_{1}} Г 1 {\displaystyle G_{1}}

С у с т е м Н о я с е Ф я г ты г е = Ф 1 + Ф 2 − 1 Г 1 + Ф 3 − 1 Г 1 × Г 2 + ⋯ + Ф н − 1 Г 1 × Г 2 × Г 3 × ⋯ × Г н − 1 {\displaystyle SystemNoiseFigure=F_{1}+{\frac {F_{2}-1}{G_{1}}}+{\frac {F_{3}-1}{G_{1}\times G_{2}}}+\cdots +{\frac {F_{n}-1}{G_{1}\times G_{2}\times G_{3}\times \cdots \times G_{n-1}}}}

Обратите внимание, что:

  1. Первый усилитель установит температуру ( ); ничто не уменьшит его вклад в общую сумму. Ф 1 {\displaystyle F_{1}}
  2. Температура второго усилителя ( ) также будет влиять на общую величину, но она уменьшается (делится) на коэффициент усиления первого усилителя . Ф 2 {\displaystyle F_{2}} Г 1 {\displaystyle G_{1}}
  3. Температура третьего усилителя оказывает еще меньшее влияние, так как она уменьшается за счет коэффициентов усиления предыдущего усилителя . Г 1 {\displaystyle G_{1}} Г 2 {\displaystyle G_{2}}
  4. И так до N этапов. [5] [6]

Применение формулы Фрииса к ТМА

Типичный приемник без ТМА

Начнем с типичного приемника: антенна — соединительный кабель (этап 1) — приемник (этап 2).

С у с т е м Н о я с е Ф я г ты г е = Ф 1 + Ф 2 − 1 Г 1 {\displaystyle SystemNoiseFigure=F_{1}+{\frac {F_{2}-1}{G_{1}}}}

Первая ступень после антенны — это, собственно, соединительный кабель. Поэтому:

  • Стадия 1: равна потерям в кабеле и увеличивается с температурой окружающей среды [7] Ф 1 {\displaystyle F_{1}}
  • Этап 2: будет зависеть от потерь кабеля. Так как элемент с потерями меньше единицы; другими словами, он будет увеличиваться . Чем больше потери, тем ближе к нулю и тем больше будет увеличиваться. Г 1 {\displaystyle G_{1}} Г 1 {\displaystyle G_{1}} Ф 2 − 1 {\displaystyle F_{2}-1} Г 1 {\displaystyle G_{1}} Ф 2 {\displaystyle F_{2}}

Что можно сделать, чтобы улучшить приемник для приема очень слабых сигналов? Он должен иметь более низкий коэффициент шума; вот тогда и вступает в действие TMA.

Типичный приемник с ТМА

Это цепочка из 4 модулей: антенна - короткий соединительный кабель (этап 1) - ТМА (этап 2) - длинный соединительный кабель (этап 3) - приемник (этап 4)

  • Этап 1: Используя самый короткий соединительный кабель с наименьшими потерями между антенной и TMA, получаем низкий коэффициент , близкий к единице. Ф 1 {\displaystyle F_{1}} Г 1 {\displaystyle G_{1}}
  • Этап 2: ТМА коэффициента шума и усиления . Ф 2 {\displaystyle F_{2}} Г 2 {\displaystyle G_{2}}
  • Этап 3: Затем идет следующий кабель ( и ), но на этот раз его шумовой вклад ( ) уменьшен на . Ф 3 {\displaystyle F_{3}} Г 3 {\displaystyle G_{3}} Ф 3 {\displaystyle F_{3}} Г 2 {\displaystyle G_{2}}
  • Этап 4: Затем идет приемник, чей коэффициент шума меньше снижается кабелями, как , от TMA, и от второго кабеля. Таким образом, будет противодействовать эффектам . Г 1 ≈ 1 {\displaystyle G_{1}\приблизительно 1} Г 2 {\displaystyle G_{2}} Г 3 {\displaystyle G_{3}} Г 2 {\displaystyle G_{2}} Г 3 {\displaystyle G_{3}}

Обновляя формулу Фрииса с учетом этого случая, получаем коэффициент шума:

С у с т е м Н о я с е Ф я г ты г е = Ф 1 + Ф 2 − 1 1 + Ф 3 − 1 1 × Г 2 + Ф 4 − 1 1 × Г 2 × Г 3 {\displaystyle SystemNoiseFigure=F_{1}+{\frac {F_{2}-1}{1}}+{\frac {F_{3}-1}{1\times G_{2}}}+{\frac {F_{4}-1}{1\times G_{2}\times G_{3}}}}

Таким образом, потери в кабеле теперь незначительны и не оказывают существенного влияния на коэффициент шума системы. [6]

Это число обычно выражается в децибелах (дБ) следующим образом:

Н о я с е Ф я г ты г е ( я н г Б ) = 10 × бревно 10 ⁡ ( Ф с ) {\displaystyle NoiseFigure(indB)=10\times \log _{10}(Fs)}

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Laiho; Wacker; Novosad (2002). Планирование и оптимизация радиосети для UMTS . Лондон: John Wiley & Sons, Ltd. ISBN 0-471-48653-1.
  2. ^ "Искажение изображения на ТВ вызвано слишком сильными принимаемыми сигналами". Австралийская вещательная корпорация .
  3. ^ «Описание продукта производителя TMA». Powerwave.
  4. ^ "Описание, установка и устранение неисправностей TMA от производителя TMA" (PDF) . ADC.
  5. ^ Conner, FR (1982). Шум (2-е изд.). Лондон: Эдвард Арнольд. ISBN 0-7131-3459-3.
  6. ^ ab Saunders, Simon R. (15 сентября 1999 г.). Антенны и распространение радиоволн для беспроводных систем связи . Лондон: John Wiley & Sons, Ltd. ISBN 0-471-98609-7.
  7. ^ Шумовой коэффициент стадии с потерями
  • Испытательное оборудование ТМА
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Усилитель_на_башне&oldid=1141331198"