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ÍNDICE

Capítulo l - Frequência de Operação 51.1 - Introdução: 51.2 - O Dipolo de Meia Onda 51.3 - Comprimento de Onda (X) 81.4- Antena é um filtro? 111.5 - Espectro de Frequência - Principais Sistemas Celulares 121.6 - Espectro de Frequência - Brasil 13

1.6.1 - Sub faixas Principais 131.6.2 - Sub faixas de Extensão 141.6.3 - Sub faixas Principais - Sistema 3G 15

1.7 - Interferências 151.7.1 - Situação: GSM 900 (BR) + WCDMA 850 (ou CDMA/TDMA 850) 15

1.8 - Evolução Futura 17Capítulo 2 - Diagramas de Radiação 19

2.1 - Introdução: 192.2 - Diagramas de Meia Potência ("3 dB") 212.3 - Diferentes Representações de Diagramas de Radiação 212.4 - Detalhando o Diagrama de Radiação 232.5 - Lóbulo Principal 242.6 - Lóbulos Secundários (ou Laterais) 242.7 - Preenchimento de Nulos e Supressão de Lóbulos Superiores Superiores 252.8 - Lóbulos Traseiros 262.9 - Relação Frente / Costas (F/C) 27

Capítulo 3 - Ganho 313.1 - Introdução 313.2 - Definição 313.3 - Ganho- Antenas Omnidirecionais 333.4 - Ganho - Fatores Limitantes 343.5 - Ganho - Antenas Painéis 363.6 - Lóbulos Secundários 373.7 - Painéis de Diferentes Aberturas Horizontal x Ganho 373.8 - Estabilidade do Diagrama x Ganho 393.9 - Painéis de Abertura Horizontal de 30° e 45° 403.10 - Customizando Diagramas 41

Capítulo 4 - Polarização 444.1 - Introdução 444.2 - Definição 444.3 - Descasamento de Polarização - Rejeição (XPD) 464.4 - Polarização Linear - Horizontal e Vertical 474.5 - Polarização Circular 484.6 - Diversidade de Recepção 494.7 - Diversidade Espacial 504.8 - Diversidade de Polarização 534.9- Polarização Cruzada 564.10 - O Dipolo Cruzado 574.11 - Relação Cross-Polar 594.12 - Parâmetros de Simetria: Squint e Tracking 60

4.12.1 - Squint 614.12.2 - Tracking 61

Capítulo 5 - Downtilt 625.1 - Introdução 625.2 - Como calcular um ângulo de downtilt otimizado? 635.3 - Formas de Downtilt 645.4 - Downtilt Mecânico 645.5 - Downtilt Elétrico (Fixo) 655.6 - Downtilt Elétrico x Mecânico 665.7 - Downtilt Elétrico Variável (Manual) 675.8 - A interface de ajuste 685.9 - Downtilt Elétrico Variável (Remoto) - Sistema RET 685.10 - Principais componentes do Sistema RET 695.11 - Como funciona o Sistema RET? 705.12 - Diferentes configurações do Sistema RET 70

Capítulo 6 - VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) 726.1 - Introdução 726.2 - VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) ou Relação de Onda Estacionária 726.3 - Coeficiente de Reflexão 736.4 - Correlação entre os Diferentes Fatores 746.5 - Cálculo Teórico - Sistema Irradiante 766.6 - Resultados Práticos - Sistema Irradiante 776.7 - Testes Recomendados 776.8 - Curva Típica de VSWR 786.9 - Como realizar testes de VSWR em campo 796.10 - Alguns problemas de medição 80

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Capítulo 7 - Intermodulação Passiva 817.1 - Introdução 817.2 - O que é Intermodulação Passiva (IM)? 827.3 - Como reduzir os Produtos de Intermodulação (PIM)? 847.4 - Porque os PIM são um problema? 847.5 - Como medir os PIM? 85

Capítulo 8 - Isolação entre Antenas 878.1 - Introdução 878.2 - Aspectos Elétricos 87

8.2.1 - Frequência 878.2.2 - Polarização 888.2.3 - Abertura de Meia Potência 888.2.4 - Downtilt Elétrico 89

8.3 - Aspectos Mecânicos 908.3.1 - Separação Horizontal ou Vertical 908.3.2 - Separação Angular 91

8.4 - Montagem em Mastros e Paredes 928.5 - Distância mínima para isolação entre painéis 93

Capítulo 9 - Cuidados na Instalação 949.1 - Introdução 949.2 - Configuração ' Roof Top' 949.3 - As reflexões 959.4 - Cálculo dos efeitos reflexivos 959.5 - A Influência das reflexões em antenas omnidirecionais 999.6 - Mastros Cilíndricos 99

9.6.1 - Espaçamento de 1/4 À do mastro refletor 1009.6.2 - Espaçamento de 1/2 Â do mastro refletor 1009.6.3 - Espaçamento de 3/4 /. do mastro refletor 1019.6.4 - Espaçamento de 20 Â. do mastro refletor 102

9.7 - Torre entrelaçada 1029.8 - A Influência das reflexões em antenas painéis 1039.9 - Instalação de painéis em paredes (canto de edifícios) 1039.10 - Montagem em Paredes 104

9.10.1 - Conclusão - Instalação de painéis em paredes 1089.11 - Influência de materiais x diagramas de radiação 1089.12 - Resultados 112

Capítulo 10 - Compartilhando Redes 11310.1 - Introdução 11310.2 - Nomenclatura x Aplicação 11310.3 - Escolhendo os Equipamentos 115

10.3.1 - Splliters 11510.3.1.1 - Como funciona? 11510.3.2 - Tappers 11710.3.2.1 - Como funciona? 11710.3.3 - Tapper Ajustável 11910.3.4 - Acopladores Híbridos 12010.3.4.1 -Como funciona? 12010.3.4.2 - Como dimensionar a potência da carga ôhminica? 12110.3.5 - Combinadores 2:1 (Acopladores Híbridos Otimizados) 12410.3.6 - Duplexadores 12610.3.7 - Combinadores Multibanda 12810.3.7.1 - Como funciona? 12810.3.7.2 - Combinadores Multibanda: Simples ou Duplos? 13010.3.8 - Dual Band Combiners (Diplexers) 13010.3.8.1 - Especificando Diplexers: Com ou Sem DC/AISG Stop 13110.3.8.2 - Prós e Contras na utilização de DC/AISG Stop 13210.3.9 - Combinadores Integrados 13310.3.10 - Triple Band Combiners (Triplexers) 134

10.4 - Estudo de Casos 13410.4.1 - (1°) Caso - Descrição 13410.4.2 - (2°) Caso - Descrição 135

10.5 - Exemplos - Sites Compartilhados 14010.5.2 - Aplicação (02) 14110.5.3 - Aplicação (03) 14210.5.4 - Aplicação (04) 14310.5.5 - Aplicação (05) 14410.5.6 - Aplicação (06) 14510.5.7 - Aplicação (07) 14610.5.8 - Aplicação (08) 14710.5.9 - Aplicação (09) 14810.5.10 - Aplicação (10) 14910.5.11 - Aplicação (11) 15010.5.12 - Aplicação (12) 15110.5.13 - Aplicação (13) 152

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Capítulo 1 - Frequência de Operação

1.1 - Introdução

O primeiro parâmetro a ser lembrado na especificação de uma antena é sua faixa de

frequência de operação. Isto é fundamental pois o dipolo de meia onda, que é o

elemento irradiante da energia, deve ser projetado para apresentar sua máxima

eficiência em determinada faixa de frequência. Isto explica porque uma antena de rádio

comum de FM (operando de 88-108 MHz) não é capaz de sintonizar os serviços de

telefonia celular, operando de 824-894 MHz, por exemplo. Mesmo que as ondas

eletromagnéticas do serviço celular estejam presentes no meio não haverá uma

resposta em frequência (sintonização) satisfatória.

Como o dipolo de meia onda está no centro da discussão sobre faixa de frequência de

operação, iremos a seguir introduzir seu conceito.

1.2 - O Dipolo de Meia Onda

Primeiramente consideremos um transmissor de RF (Tx) conectado à uma linha de

transmissão curto-circuitada, conforme a figura (1.1).

Campo Eletrico Pulsante

Transmissor (Tx) Linha de Transmissão

Figura (1.1)- Campo elétrico pulsante

Quando o transmissor entra em operação é criado um campo elétrico pulsante entre os

terminais da linha de transmissão. Esta onda estacionária ressonante fica presa ao

cabo. Afim de libertarmos a onda eletromagnética no espaço livre vamos abrir os

terminais da linha de transmissão, conforme figura (2.1).

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rrrrr ?« i lj ; j ! j j j j j | | j,' f - í i-——^ : 2 * ' ' z ^ j j j i Campo

Ortogonais

Figura (2.1) - Linhas de Campo

Observa-se que as linhas do campo elétrico tornam-se maiores e ortogonais aos

terminais da linha de transmissão.

Quando os terminais da linha de transmissão são colocados em ângulo reto as linhas

de campo elétrico atingiram seu comprimento máximo, permitindo que a onda

eletromagnetica liberte-se da linha de transmissão e se propague no espaço livre.

Quando o comprimento entre os terminais ortogonais correspondem a metade da onda

transmitida o elemento irradiante é denominado de dipolo de meia onda, conforme

mostrado na figura (3.1).

Figura (3.1) - O Dipolo de Y* A,

Portanto o fundamento básico de qualquer antena pode ser entendido através do dipolo

de meia onda, pois é ele o elemento físico capaz de irradiar a onda eletromagnetica no

espaço livre. A figura (4.1) ilustra sua operação sob o ponto de vista eletromagnético.



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Tensão (Plano E) Corrente (Plano H)

Distribuição deTensão (U)

Distribuição deCorrente (l)

Campo Elétrico(E) Campo Magnético(H)

Figura (4.1) - Distribuição de Corrente e Tensão no Dipolo de 1/£ X

Observando-se a distribuição de tensão no dipolo de meia onda seu ponto de máximo

ocorre nos terminais opostos. O campo elétrico é criado entre estes dois terminais. A

corrente de alimentação do dipolo é responsável pelo surgimento do campo magnético

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com uma distribuição de amplitude oposta às do campo elétrico, ou seja, máximo no

ponto central de alimentação e mínimo nas extremidades,

1,3 - Comprimento de Onda (k)

Como existe um compromisso físico entre o comprimento de onda e a frequência, dado

pela equação:À [m] = C [m/s] / f [MHz]

K - Comprimento de Onda (m)

f - Frequência (MHz)

C - Velocidade de Propagação da Luz (no vácuo): 3 x 108 (m/s)

pode-se determinar o tamanho físico do dipolo de meia onda de uma antena.

Como vários parâmetros associados à antenas estão relacionados à sua

frequência de operação, e por consequência ao comprimento de onda (À),

por uma questão de portabilidade este é utilizado como unidade de medida.

Para ilustrar este conceito, utilizando como exemplo os sistemas em 850 MHz,

operando no Brasil nas subfaixas A e B, vamos calcular o tamanho médio de um

dipolo de meia onda para operar com eficiência estes sistemas. A banda de operação

inicia se em 824 MHz, canais de up-link, enquanto que o fim da operação se dá em 894

MHz, canais de down-link. Assim, a banda completa de operação está compreendida

entre 824-894 MHz, conforme mostrado na tabela (1.1).

Sub faixa

A

B

Rx ERB (MHz)UP-LINK

824-835

845-846,5

835-845

846,5-849

Tx ERB (MHz)DOWN-LINK

869-880

890-891,5

880-890

891,5-894

Tabela (1.1) - Sub-bandas A e B em 850 MHz utilizadas no Brasil




Os sistemas celulares operam em modo duplexado (Full Duplex), sendo:

• a Transmissão (Tx): Sinal de descida (Down- link)

- Sentido = da BTS para o terminal móvel (celular)

• a Recepção (Rx): Sinal de subida (Up- link)

- Sentido = do terminal móvel (celular) para a ERB

Com base nisto, utilizando-se a faixa central de operação dada por:

(824+ 894) / 2 = 859 MHz,

podemos obter o tamanho físico do dipolo de meia onda:

300x1 0

Portanto o comprimento físico de um dipolo de meia onda de uma antena para operar

nesta faixa de frequência deverá ser de aproximadamente 17,5 cm,

Observe que a resposta em frequência de um dipolo é determinada pelo seu tamanho

físico, que corresponde à metade do comprimento de onda. A figura (5.1) ilustra a

propagação de onda do sinal no dipolo de meia onda.

Figura (5.1) - Dipolo de Y2

AComo os valores teóricos calculados pela fórmula acima consideram

a propagação de onda no vácuo, na prática, como a velocidade de

propagação nos meios condutores é menor, o comprimento do dipolo

de meia onda é cerca de 95% do valor dado pela fórmula, em 1.3.



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Utilizando-se da mesma sistemática de cálculo, e tomando-se agora como exemplo, os

sistemas GSM 900 MHz (890-960 MHz) e GSM 1800 MHz (1710-1880 MHz), obtemos

os seguintes valores de comprimento de onda, conforme a tabela (2.1).

Padrão

GSM 900 MHz

GSM 1800 MHz

Frequência Central(MHz)

925,00

1795,00

Mm)

0,32

0,17

Dipolo 1/2 (m)

0,16

0,085

Tabela (2.1) - Tamanho médio de um dipolo de X/2 para GSM 900 e 1800 MHz

Assim, podemos concluir que aumentando-se as frequências o comprimento de onda

diminui, e por consequência o tamanho do dipolo, e da própria antena, é reduzido.

Vamos correlacionar a frequência de operação com dimensões físicas, comparando

antenas tecnicamente similares, em abertura horizontal e ganho, mas com diferentes

bandas de operação, 800/900 MHz e 1800/2000 MHz, conforme tabela (3.1).

f

fíft

171 0-21 70 (MHz)

+45° / -45°

18dBi

65°

7°

1302x1 55x69 (mm)

0,261 m2

Características Elétricas

Frequência de Operação

Polarização

Ganho

Diagrama de % Potência

Horizontal

Vertical

Características Mecânicas

Dimensões

Área de Exposição

ao Vento

806 - 960 (MHz)

+45° / -45°

18dBi

65°

7°

2580x262x1 16 (mm)

0,893 m2

r

*s

^

,-.

?

íí

T

Tabela (3.1) - Comparação técnica: antenas em 800/900 x 1800/2000 MHz


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Da tabela (3.1), podemos concluir que antenas com mesmas características elétricas,

de abertura e ganho, operando na frequência de 1800/2000 MHz apresentam metade

do tamanho, em relação à antena de 800/900 MHz. A área de exposição ao vento é

cerca de 3,5 vezes maior da antena de 800/900 MHz, em relação à antena de

1800/2000 MHz. Embora seja evidente a vantagem em área de exposição ao vento das

antenas de maior frequência, as perdas no espaço livre, denominada

desvananceamento, são menores para as antena com menor frequência, e portanto,

são necessárias mais ERB's com antenas em maior frequência para cobrir a mesma

área, reduzindo assim a grande vantagem direta apresentada, conforme figura (6.1).

850/900 MHz 1800/1900 MHz 2500 MHz

Figura (6.1) - Estimativas: Cobertura x Frequência

1.4 - Antena é um filtro?

Contrário a que alguns possam pensar, uma antena não opera como um filtro de

grande seletividade, e portanto, em frequências próximas de seu limiar de operação, a

mesma ainda terá uma boa eficiência de sintonização - isto seria mais ou menos como

uma lâmpada de 220V alimentada com apenas 180V, a lâmpada irá iluminar porém

não com a mesma eficiência. A figura (7.1) mostra a resposta em frequência versus o

VSWR de uma antena projetada exclusivamente para atender a banda de GSM 1800

MHz (1710-1880 MHz). O valor máximo da perda de retorno (VSWR <1,4:1). Observe

no gráfico, que fora da banda de operação, inferior e superior, a antena ainda

apresenta uma resposta em frequência dentro dos valores nominais especificados,

eficiência da ordem de 97%. Portanto, para o compartilhamento de um site, por



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exemplo, caso seja necessário o corte em frequência com valores mais precisos deve-

se utilizar filtros específicos para esta função.

VSWR

Valor Inferiorainda dentro doespecificado

k

,

x\

< \ \ Frequência! de \ (

' ! OperaçãoU. U. j i ._,..._ i

. _L í i i i iL j 1 ; a i :

' <

,/— Valor Superior aindadentro do

especificado1710 MHz 1880 MHz

Frequência

Figura (7.1) -VSWR x Frequência, antena para GSM 1800 MHz

1.5 - Espectro de Frequência - Principais Sistemas Celulares

A faixa de frequência de operação é o pivô do desenvolvimento de qualquer produto de

RF e os fabricantes procuram adequar seu desenvolvimento baseado nos principais

padrões mundiais disponíveis, conforme tabela (4.1).

Padrão

IDEN 800 MHz

WCDMA 850 MHz

GSM 900 MHz

GSM 1800 MHz

GSM 1900 MHz

WCDMA 21 00

Rx ERB (MHz)UP-LINK

806-821

824-849

890-915

1710-1785

1850-1910

1920-1980


851-866

869-894

935-960

1805-1880

1930-1990

2110-2170

Tabela (4.1) - Principais padrões celulares mundiais


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1.6 - Espectro de Frequência - Brasil

O plano de frequência Brasileiro é regulamentado pela Anatei (Agência Nacional de

Telecomunicações). Uma de suas principais atribuições é adequar o espectro

disponível com os sistemas padronizados globalmente, para que dentro do possível,

tenhamos uma universalização e maior facilidade de implantação dos serviços, como

roaming internacional, por exemplo. Segue abaixo tabelas de alocação do espectro de

frequência do serviço celular no Brasil.

1.6.1 Sub faixas Principais

Sub faixa

A

B

D

E

F

G

H

l

J

L

M

Rx ERB (MHz)UP-LINK

824-835

845-846,5

835-845

846,5-849

910-912,5

1.710-1.725

912,5-915

1.740-1.755

1920-1935

1.935-1.945

1.945-1.955

1.955-1.965

1.965-1.975

1.895-1.900

1.755-1.765


869-880

890-891,5

880-890

891,5-894

955-957,5

1.805-1820

957,5-960

1.835-1.850

2.110-2.125

2.125-2.135

2.135-2.145

2.145-2.155

2.155-2.165

1.975-1.980

1.850-1.860

Principais SistemasAtivos

WCDMA/CDMA/GSM 850

GSM 900/1 800

WCDMA2100

GSM 1900

GSM 1800

Tabela (5.1) - Sub faixa de frequência principal



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MOBILCOM BRASIL1.6.2 Sub faixas de Extensão

Sub faixa

Extensão

Rx ERB (MHz)UP-LINK

898,5-901

907,5-910

1.725-1.740

1.775-1.785

1.765-1.770

1.770-1.775


943,5-946

952,5-955

1.820-1835

1.870-1880

1.860-1.865

1.865-1.870

1.885-1.890

1.890-1.895


GSM 900*

GSM 1800

GSM 1800

GSM 1 900**

Tabela (6.1) - Sub faixas de extensão

***

Não podem ser utilizadas por operadoras que já dispõe das Bandas D e E.Para sistemas TDD(Time Division Duplex)

Sub faixa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Rx ERB (MHz)UP-LINK

1.725-1.727,5

1.727,5-1.730

1.730-1.732,5

1.732,5-1.735

1.735-1.737,5

1.737,5-1.740

1.775-1.777,5

1.777,5-1.780

1.780-1.782,5

1.782,5-1.785


1.820-1.822,4

1.822,5-1.825

1.825-1.827,5

1.827,5-1.830

1.830-1.832,5

1.832,5-1835

1.870-1.872,5

1.872,5-1.875

1.875-1.877,5

1.877,5-1.880


GSM 1800

Tabela (7.1) - Sub faixas de extensão


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1.6,3 Sub faixas Principais - Sistema 3G

Sub faixa

F

G

H

l

J

Rx ERB (MHz)UP-LINK

1920-1935

1.935-1.945

1.945-1.955

1.955-1.965

1.965-1.975


2.110-2.125

2.125-2.135

2.135-2.145

2.145-2.155

2.155-2.165


WCDMA2100

Tabela (8,1) - Sub faixa de frequência 3G

1.7- Interferências

O plano de frequências brasileiro é muito complexo. Há entrelaçamentos de

frequências entre alguns sistemas, o que exige conhecimento e adequações técnicas

afim de tornar possível sua operacionalização conjunta. Vamos explorar um pouco

desta problemática, conforme veremos à seguir.

1.7.1 Situação: GSM 900 (BR) + WCDMA 850 (ou CDMA/TDMA 850)

De acordo com a alocação de frequências no Brasil em 850 MHz (Bandas A+B) os

sinais de Down-link (Tx) estão compreendidos entre a banda de 869-894 MHz. O

padrão GSM 900 MHz opera dentro da banda (890-960 MHz) tendo seu Up-link (Rx)

entre 890-915 MHz. Como no Brasil já existiam outros serviços sendo utilizados dentro

desta banda a ANATEI segmentou o uso do GSM 900 dentro de 4 sub banda de 2,5

MHz. Embora pequena, a maioria dos operadores a utilizam, principalmente para o

atendimento em localidades de baixo tráfego, visto as vantagens da propagação desta

faixa em detrimento ao 1800 MHz. Assim, foi necessário adequar os filtros das ERB's

de 900 MHz, no lado da recepção, pois as portadoras de sistemas em 850 MHz,

transmissores de banda B, são interpretados pelos canais de recepção do GSM 900

MHz como uma fonte de interferências, que dependendo da intensidade podem até

saturar a sua entrada bloqueando por completo a operação da ERB, conforme ilustrado

na figura (8.1).



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869 894

Rx 900 MHz

ZonaPassível deInterferência

890 898,5901 907,5 915

Figura (8.1) - Interferência entre 850 e 900 MHz

Para a maioria dos fabricantes de ERB's o desenvolvimento de filtros específicos

ajustados para o mercado brasileiro foi inviável, devido aos altos custos frente à

demanda. A solução encontrada foi utilizar filtros de passagem externos, normalmente

instalados próximos às antenas, fazendo o papel de pré-seletores, conforme segue

representado na figura (9.1).

xx

Filtro dePassagem

880 502

Filtro dePassagem

880 502

Curva Típica de Atenuação

Tx/Rx Tx/RdvERB

GSM 900

O

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

907-960

865 875 885 895 905 915 925 935 945 955 965

Frequência/ MHz

Figura (9.1) - Esquemático de instalação de filtros de supressão



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1.8 - Evolução Futura

O 3GPP está atualmente trabalhando no desenvolvimento do novo padrão para

comunicações móveis, denominado "Long Term Evolution (LTE)", que deverá ser o

responsável pela evolução das redes atuais GSM/EDGE e WCDMA-HSPA. O LTE

pode ser implantado em redes 2G e 3G existente, sem a necessidade da compra por

parte dos operadores de novas licenças, ou ainda utilizando novos espectros de

frequências em 2500 MHz (2520-2690 MHz), por exemplo, já disponibilizados em

algumas partes do mundo.

Uma outra alternativa muito interessante que está sendo implementada em alguns

países é o emprego do espectro em 700 MHz para sua implantação. Esta frequência

surgiu à partir do chamado "Dividendo Digital", que é a racionalização do espectro

deixado pela digitalização de canais de UHF de TV analógica. Na Região 1 (Europa,

África e Oriente Médio) estão sendo disponibilizados espectro de 790-862 MHz, já na

Região 2 (Américas) e Ásia, as frequências disponíveis estão compreendidas entre as

faixas de 698-806 MHz.

A KATHREIN, atenta a esta demanda vem adequando sua linha de produtos de RF

para atender estes mercados. Foi lançado recentemente uma nova linha de antenas

painéis baseadas em dipolos 'ULTRABROADBAND', com banda de frequência de

operação de 1 GHz, operando de 1700-2700 MHz!. Estes tipos de antenas, associadas

à combinadores certamente irão dominar as instalações destes novos sistemas de

quarta geração (4G).




Capítulo 2 - Diagramas de Radiação

2.1 - Introdução

O diagrama de radiação de uma antena consiste de uma representação gráfica

tridimensional de seu comportamento físico no espaço, conforme mostra a figura (1.2).

-1 -1

Figura (1.2) - Diagrama tridimensional

Como não é prático trabalharmos com diagramas 3D para análises de diagrama de

radiação de antenas, normalmente estes são representados em dois planos principais

ortogonais denominados planos: Horizontal e Vertical. Portanto o diagrama 3D ilustrado

na figura (1.2) pode ser visto em corte conforme a figura (2.2).

Diagrama Horizontal Diagrama Vertical

Figura (2.2) - Diagramas Horizontal e Vertical



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Portanto considerando-se uma antena de polarização linear podemos definir os planos

(E) e (H) conforme segue:

• Plano (E): É o plano que contém o vetor campo elétrico na direção máxima de

radiação, que no sistema celular coincide com o plano vertical.

• Plano (H): É o plano que contém o vetor campo magnético na direção máxima

de radiação, que no sistema celular coincide com o plano horizontal.

Da mesma forma, podemos estender nosso raciocínio para uma antena tipo painel,

conforme mostram as figuras (3.2) e (4.2).

Figura (3.2) - Diagrama de radiação tridimensional

Diagrama Horizontal Diagrama Vertical

Figura (4.2) - Diagramas Horizontal e Vertical




Como uma conclusão básica inicial podemos dizer que a antena Painel, quando

comparado à Omnidirecional, direciona a energia irradiada para uma determinada

região de interesse a ser coberta, daí normalmente estas antenas serem denominadas

genericamente como Diretivas.

2.2 - Diagramas de Meia Potência (3 dB)

O diagrama de meia potência ('Half Power Beam width1) é um parâmetro que mede o

formato do diagrama de radiação de uma antena. É uma medida angular do diagrama

principal, sendo obtido entre os pontos onde este atinge a metade (3dB) do valor do

lóbulo principal de radiação, sendo especificado tanto para o diagrama horizontal

quanto o vertical. Assim, da definição acima podemos observar que os diagramas de

meia potência da figura (2.2) é: HPBW (H): 360° e HPBW (V): 78° e da figura (4.2) é:

HPBW (H): 65° e HPBW (V): 7°. Através de um raciocínio lógico, e conhecimento da

física construtiva de antenas, é possível determinar o ganho aproximado de uma

antena conhecendo-se apenas suas aberturas à meia potência, conforme discutiremos

posteriormente.

2.3 - Diferentes Representações de Diagramas de Radiação

Há várias formas de representarmos o diagrama de radiação de antenas, sendo as

quatros relacionadas abaixo as mais comumente encontradas:

1. Diagrama Cartesiano Linear

2. Diagrama Cartesiano Logarítmico

3. Diagrama Polar Linear

4. Diagrama Polar Logarítmico

Na figura (5.2) há quatro diferentes formas de representação do mesmo diagrama

de radiação de uma antena tipo painel. Dependendo do objetivo de nossa análise um

ou outro tipo melhor se adapta à consulta. Por exemplo, a representação Polar Linear é

a mais popular nos catálogos dos fabricantes de antenas pois, para uma pesquisa



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rápida ela nos fornece as duas informações básicas de maior interesse, ou seja, as

aberturas horizontal e vertical à meia potência (3 dB). Já para uma análise mais

detalhada certamente o diagrama Polar Logarítmico nos dará informações muito mais

precisas, principalmente com relação ao aos lóbulos secundários laterais e traseiros.

Da mesma forma podemos estender o raciocínio para os Diagramas Cartesianos,

sendo o Logarítmico mais detalhado.

Diagrama Cartesiano

-130' -160' -140- -«»' -100' JO' -50' -40' J»' O' 20' 40' 60' 30' 100' 120' 140' 160'

Diagrama Cartesiano Logarítmico

Diagrama Polar Linear Diagrama Polar Logarítmico

Figura (5.2)

Diferentes representações de diagramas de radiação de uma mesma antena painel.



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2,4 - Detalhando o Diagrama de Radiação

Tendo em vista as antenas Painéis dominarem as redes celulares em geral iremos à

seguir detalhar os principais elementos do diagrama de radiação que a compõem. A

figura (6.2) condensa os diagramas horizontal e vertical, ilustrados na figura (4.2), de

forma ampliada e em escala Polar Logarítmica.

Diagrama Horizontal

Lóbulos

Traseiros

210

240

Lóbulos

Secundários

1° Lóbulo Superior

Lóbulo Principal

Diagrama

Vertical

1° Ponto de Mínimo

Lóbulos

Secundários

300*

270'

Figura(6.2)

Principais elementos da leitura de diagramas de radiação de uma antena tipo painel.




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Em uma análise genérica podemos afirmar que o diagrama horizontal está relacionado

com a cobertura macro de um site devido este possuir, na maioria dos casos, maior

abertura que o diagrama vertical. Por sua vez, o diagrama vertical direciona com maior

precisão a intensidade do sinal abaixo das torres, sendo portanto fundamental no

controle e qualidade da cobertura do site, evitando sombras de cobertura, por exemplo.

Podemos classificar os lóbulos do diagrama de uma antena da seguinte forma:

• Lóbulo Principal.

• Lóbulos Secundários (ou Laterais) - Superiores e Inferiores.

• Lóbulos Traseiros.

2.5 - Lóbulo Principal

O lóbulo principal de uma antena é sempre o de maior interesse, pois é nele que se

concentra a maior parte da energia irradiada. No ponto de meia potência (3dB), são

informados sua abertura, horizontal e vertical, conforme as figuras (2.2) e (4.2), por

exemplo.

2.6 - Lóbulos Secundários (ou Laterais)

Uma das consequências direta do empilhamento de dipolos na vertical é o aumento do

ganho de uma antena e o surgimento dos lóbulos secundários, ou laterais como são às

vezes denominados. Dentre estes, os de maior interesse são: o primeiro superior e

inferior, pois é onde há maior concentração da energia irradiada, aparte do lóbulo

principal. No caso dos lóbulos inferiores o ideal é que o primeiro ponto de mínimo,

também chamado 'primeiro nulo1, seja o menor possível a fim de fornecer para o setor,

ou célula, a ser coberto as menores possibilidades de sombra. Já no caso do lóbulo

superior a ideia é reversa onde quanto menor for sua intensidade há menos

possibilidade deste gerar interferências em células adjacentes. A figura (7.2) ilustra

esta ideia.


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dB

-5

-10 -•

-15 - •

-20 "

-25 "

-30 • •

-35 • •

-40

Primeiro Ponto deMínimo Inferior

Primeiro Ponto deMínimo Superior

-180° -160" -140° -120° -100° -80° -60° -40° -20° 0° 20° 40° 60° 80° 100° 120° 140° 160° 180°

Figura (7.2) - Diagrama polar linear ampliado da figura (6.2)

2,7 - Preenchimento de Nulos e Supressão de Lóbulos Superiores

Introduzimos anteriormente o significado negativo que os pontos de nulo podem

causar no diagrama vertical de uma antena, eles podem representarsignificativa redução

na intensidade do sinal. Assim, pensando nesta problemática foi desenvolvida uma

técnica, denominada preenchimento de nulo (Null fill), na qual através da supressão

de parte da energia dos lóbulos superiores os lóbulos inferiores são preenchidos

tornando o diagrama desta antena mais uniforme. Portanto o preenchimento dos

nulos da parte inferior do diagrama está diretamente associado com a supressão dos

lóbulos superiores desta antena. Como consequência do preenchimento dos nulos

há normalmente o enfraquecimento do lóbulo principal, o que em outras palavras

significa reduzir o ganho da antena. Não existe portanto a criação de energia, há

apenas o redirecionamento de parte da energia dos lóbulos superiores para os inferi-

ores, de maior interesse na cobertura.



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Figura (8.2) Simulação de um Diagrama Vertical real

A figura (8.2) ilustra o diagrama vertical de radiação de uma antena a uma altura H do

solo. Os pontos de 1 a 4 estão dentro de representações de cones hipotéticos de

energia onde em teoria poderá haver um enfraquecimento da intensidade do sinal. Na

prática, a maioria destes pontos de mínimo são sobrepostos pela reflexão de sinais de

outros lóbulos laterais, havendo portanto uma compensação da intensidade do sinal,

sendo assim minimizada as zonas de sombra. Portanto os lóbulos secundários não

devem ser vistos apenas como fontes de interferência para o sistema, pois

principalmente nas redondezas próximas às torres estes podem ser os responsáveis

pelo estabelecimento da comunicação.

2,8 - Lóbulos Traseiros

Os lóbulos traseiros podem ser considerados como um caso especial de lóbulos

secundários, onde a principal diferença são que estes estão presentes nas costas da

antena. Como a ideia básica de se utilizar uma antena diretiva é a de focar a energia




em uma determinada área, fica claro que a energia irradiada nas suas costas é

indesejada ao sistema, podendo ser mais uma fonte de interferência para células

adjacentes. Lamentavelmente, não é possível suprimir por completo esta energia

reversa pois isto é inerente à construção física de antenas painéis.

2.9 - Relação Frente / Costas (F/C)

Afim de mensurar a quantidade de energia presente nas costas de uma determinada

antena diretiva foi criado um parâmetro, denominado relação Frente / Costas ('Front to

Back Ratio1 ) normalmente representada por (F/B), e expresso em Decibel (dB). Como

uma definição preliminar podemos dizer que este consiste em comparar o nível de sinal

em suas costas em relação ao nível de sinal do lóbulo principal, medido no ponto

central. A figura (9.2), ilustra este conceito.

Costas Frente

Figura (9.2) - Ilustração conceituai da relação frente costas.

Podemos assim quantificar teoricamente um possível nível de interferência que uma

determinada antena painel, por exemplo, pode gerar em células ou setores adjacentes.

Quanto maior for a relação menor é a probabilidade da antena causar interferência

devido a seus lóbulos traseiros. De qualquer forma, não podemos nos esquecer da

dificuldade de <se confinar sinais de RF, e portanto, mesmo que uma determinada

antena possua acentuada relação frente / costas não há garantia absoluta que o sinal

presente em suas costas seja desprezível. O meio onde encontra se instalada a antena



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é um fator determinante de seu desempenho. Em regiões onde há alta concentração

de edifícios, por exemplo, existem sinais com multi-percurso em função das reflexões

nas fachadas. Neste cenário, mesmo utilizando-se antenas com acentuada relação

frente / costas não obrigatoriamente obteremos baixos níveis de sinal na traseira da

antena, conforme figura (10.2).

~T~"' T *- »--

D D DD D DD D D

D D DD D D

nnnnnnnnnnnnnnnnnn

Figura(10.2) - Efeitos da reflexão, sobre a óptica da relação F/C.

Como não existe um padrão entre diferentes fabricantes de antenas de como proceder

tal medição há espaço para muitas interpretações. Alguns medem os diagramas,

horizontal (azimute) e vertical (elevação), e simplesmente escolhem o nível de sinal

exatamente atrás da antena (180°). Este método gera controvérsias pois antenas

distribuem sua energia no espaço de forma tridimensional, havendo portanto a

possibilidade de se obter níveis de sinal mais intensos em outros pontos. A KATHREIN

utiliza um método mais apurado de se determinar tal parâmetro, medindo-se os

diagramas, horizontal e vertical, confinados dentro de um cone tridimensional com

ângulo de ±30°. Os pontos amostrados são significativamente maiores gerando

informações mais precisas. O valor mais crítico encontrado dentro desta área é então

considerado como referência, e efetivamente publicado no catálogo. Para antenas de

polarização cruzada (Xpol) os testes são estendidos e discriminados da seguinte forma:




• Co-polar - Transmissor / Antena sob teste na mesma polarização.

• Força Total - Transmissor / Antena sob teste em ambas as polarizações,

Co-Polar e Cross-Polar (Polarização Reversa).

A figura (11.2), ilustra em 2D este método de medição.

= ±30° *»'

Figura(11.2) - Medição da relação F/C, cone representado em 2D.

Em antenas tipo painel, que são as de maior interesse no mercado celular, podemos

dizer que quanto maior a abertura horizontal mais pobre será sua relação frente /

costas. Em geral, valores médios encontrados são:

Abertura

Horizontal

65°

90°

120°

Relação

Frente/Costas

25-30 dB

±25dB

±20dB

Tabela (1,2) -Abertura horizontal x F/C

Vale lembrar que 30 dB de F/C significa que teremos um nível de sinal 1000 vezes

inferior nas costas de uma determinada antena, quando comparado ao diagrama

principal. Este foi um dos principais motivos pelo qual antenas painéis de abertura

horizontal de 120°, ou superiores, deixaram de ser empregadas nas redes celulares a

medida que a concorrência entre os operadores foi aumentando.



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Portanto conforme mostrado em nossa discussão, em função da falta de padronização

de um método comum de medição da relação F/C é muito fácil tirar conclusões falsas

pois normalmente estaremos comparando valores medidos de forma diferentes, como

valores médios versus 'pior valor absoluto'. Para superarmos estes obstáculos o mais

apropriado é analisar os lóbulos traseiros da antena de interesse, e estar atento ao

método de medição utilizado.

Não é possível mensuramos em campo, com relativa precisão, a relação F/C de

antenas diretivas. Isto ocorre devido a imprecisão da determinação da fonte de

transmissão efetiva que está sendo medida. Estes tipos de testes são realizados em

ambientes laboratoriais, com equipamentos de testes específicos, calibrados, e

principalmente isolando do meio a antena sob observação dentro de câmaras

anecóicas, conforme ilustrado na figura (12.2).

Figura (12.2) - Ilustração de uma antena sob teste dentro de uma câmara anecóica

Como antenas Omnidirecionais irradiam sua energia em todas as direções,

não há sentido em medir o parâmetro, relação frente / costas!.




Capítulo 3 - Ganho

3.1 - Introdução

Um dos parâmetros mais importantes para descrever o desempenho de antenas em

geral é o seu ganho. No entanto, esta palavra por si só pode induzir ao leigo a

conclusões erróneas quanto ao seu comportamento. O aumento do ganho, por

exemplo, irá implicar de fato no redirecionamento da energia irradiada no espaço

através do achatamento de seu diagrama vertical, conforme nossas discussões

posteriores.

3.2 - Definição

Sob o ponto de vista teórico o ganho de uma antena pode ser definido como sendo

proporcional ao produto de sua diretividade pela sua eficiência, conforme a seguinte

equação:

G = e x D

onde:

e: É a Eficiência da antena

D: É a Diretividade da antena

Este pode ser mensurado através da comparação com uma dada referência. No caso

Ideal, o radiador isotropico é um elemento que irradia a mesma quantidade de energia

em todas as direções do espaço, tendo portanto ganho de O dBi (entenda-se, O dB em

relação ao dipolo isotropico). Já no caso Real, o dipolo de Vz X faz o papel do elemento

irradiante, que por não possuir a mesma eficiência na irradiação da energia possui

ganho inferior, expresso em dBd (entenda-se, O dB em relação ao dipolo de Yz X) .

Devido a esta diferença há a seguinte relação entre o ganho expresso em dBi x dBd:

dBi = dBd+ 2,15

Através dos diagramas de radiação horizontal e vertical ilustrados na figura (1.3) é

possível visualizarmos com maior clareza a correlação entre o ganho medido em dBi e

dBd. Observe que o dipolo Isotropico, teórico, produz como resultado de sua excitação


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uma esfera de energia no espaço, enquanto que o dipolo de % X, real, produz como

resultado a figura de um toróide de energia. Em termos tridimensionais fica claro

entendermos que a diferença em volume de energia produzido por ambos.

Referência

Dipolo de 1/2 A.

(dBd)

(REAL)

Radiador Isotrópico

(dBi)

(IDEAL)

Diagrama Vertical Diagrama Horizontal

Figura (1.3) - Representação gráfica do ganho em dBi e dBd

Quando da especificação técnica de antenas deve-se tomar muito

cuidado com relação à qual medida está sendo tomado como referência,

dBi ou dBd, pois a diferença de 2,15 altera significativamente seu

tamanho, abertura vertical e custo.



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3.3 - Ganho- Antenas Omnidirecionais

Para aumentarmos o ganho de uma antena é necessário adicionarmos dipolos na

vertical. Este empilhamento deve ser espaçado de « 1x X um do outro, pois se estes

elementos forem colocados muito próximos haverá um acoplamento entre eles

cancelando parcialmente sua radiação efetiva, causando assim a redução no ganho da

antena. Em teoria há uma regra básica para o incremento de ganho de Antenas, a

saber: Dobrando-se o número de dipolos, o ganho da antena aumenta em 3 dB, e seu

diagrama vertical é reduzido pela metade. A tabela (1.3) ilustra este conceito

correlacionando o aumento dos dipolos de uma antena Omnidirecional, com seu ganho

e abertura vertical.

Num, de DipolosHPBW: 78° Ganho: O dB

Num. de Dipolos1/2 X = 2

HPBW: 32° Ganho: 3 dB



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Num, de Dipolos

= 4HPBW: 15° Ganho: 6 dB

Num. de Dipolos1/2 À = 8

HPBW: 7° Ganho: 9 dB

210 . __+ 150

180

Tabela(1.3) - Relação: Ganho x Diagramas de Radiação

3.4 - Ganho - Fatores Limitantes

Mas afinal, qual o limite de ganho de uma antena para sistemas celulares?. Conforme

discutimos acima o aumento de 3 dB no ganho de uma antena implica na duplicação

de seu tamanho e achatamento do diagrama vertical pela metade. Desta forma, o

ganho máximo deve levar em consideração dois pontos básicos: tamanho e a abertura

vertical mínima, suficiente para cobrir os usuários com seus terminais móveis.

Tomando como exemplo antenas Omnidirecionais o limite de seu ganho é da ordem de




11 dBi. Operando na faixa de 800 / 900 MHz esta antena tem comprimento de 3,30 m e

diagrama de %. potência vertical de 7°, Para entendermos o fator limitador vamos supor

o desenvolvimento de uma nova antena com ganho superior de 3 dB. Isto implicaria em

uma antena de ordem de 6,60 m de comprimento e diagrama vertical Vz potência de

3.5°, O suposto ganho adicional que esta antena poderia oferecer ao sistema

irradiante, agora com 14 dBi, na realidade dificilmente se concretizaria. Devido ao seu

tamanho haveria um significativo aumento na carga de vento, o que poderia implicar,

em maiores oscilações da antena na torre e consequente variação na cobertura celular.

Seu diagrama vertical extremamente diretivo, com menos de 2° de energia útil irradiada

abaixo da linha do horizonte, limitaria o uso destes tipos de antenas somente em

situações muito particulares de propagação do sinal, em terrenos planos por exemplo.

Outra ponto a se destacar seriam as dificuldades construtivas destas antenas. Do

ponto de vista elétrico as consideráveis perdas ao longo das extensas linhas de

alimentação dos dipolos tornariam muito mais difícil atingir o casamento das

impedâncias, por exemplo. A resistência mecânica e peso também seriam fatores a

serem considerados com atenção. Segue na tabela (2.3) uma pequena relação de

antenas de alto ganho x aberturas.

Tipo

Omni 360°

Ganho

Painel 30°

Ganho

Painel 65°

Ganho

Painel 88°

Ganho

800/900 MHz

738192/736347

11 dBi

80010456

21 dBi

80010305

18 dBi

80010310

17dBi

1800/21 00 MHz

738187/741 790

11 dBi

80010251

21 dBi

742215

18 dBi

741 990

18 dBi

Dual Band

800 1 0274

9/10 dBi

X

X

742 266

17/1 8 dBi

80010123

17/1 8 dBi

Tabela (2.3) - Relação de antenas



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3,5 - Ganho - Antenas Painéis

O mesma lógica construtiva aplicada à antenas Omnidirecionais pode ser utilizada para

antenas tipo Painel. Considerando antenas de 800/900 MHz e abertura de Vz potência

horizontal de 65° obtemos os resultados mostrados na figura (2.3).

Número deDipolos 1/2 A.

1

2

4

8

Ganho(dBi)

9

12

15

18

AberturaVertical

70°

27°

15°

7°

Tamanho(mm)

256

656

1296

2580

--ar™"a3 Ã

Família de Antenas commesmo Diagrama Horizontal

KV

Figura (2.3) - Incremento de Ganho em Antenas Painéis 800/900 MHz



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3.6 - Lóbulos Secundários

Um efeito adicional relacionado ao aumento do ganho de uma antena é o surgimento

de lóbulos secundários. Na figura (3.3) podemos verificar este comportamento.

Ganho 9dbi 12dbi 15dBi 18dBi

Lóbulos

SecundáriosNão há! Poucos Bem definidos Muitos!

Diagrama

Vertical

Ampliado

Figura (3.3) - Antenas Painéis x Lóbulos Secundários

3.7 - Painéis de Diferentes Aberturas Horizontal x Ganho

330'

300*

120*

330'

90' 270'

240'

180' 180'

(a) (b)

Figura (4.3) - Variação do Ganho x Aberturas Horizontal (65°/90°/105°/120°)



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A figura (4.3) representa antenas painéis de diferentes aberturas horizontal (65° / 90° /

105° / 120°) em dois setores adjacentes. Em (a) existe uma diferença grande nas

bordas dos setores dos diferentes painéis, pois a variação do ganho não foi

considerada!. Na realidade as antenas painéis de polarização vertical aqui

consideradas possuem mesmo tamanho e frequência de 800 / 900 MHz conforme

segue na tabela (3.3).

Abertura Horizontal

65°

90°

105°

120°

Ganho (dBi)

15,5

14

13,5

13

Tabela (3.3) - Ganho x Abertura

Por apresentarem o mesmo diagrama vertical, mas diferentes diagramas horizontais

estas possuem valores de ganho distintos, conforme pode ser constatado em (b).

Observem também que não existe significante diferença em relação aos diagramas de

% potência de 90°, 105° e 120° e a sobreposição entre os setores adjacentes é menor

do que sugerido em (a). Com base nestes fatos, nos sistemas celulares atuais não são

empregadas antenas de 105° ou 120° de abertura horizontal. Além disto, testes de

campo demostraram que embora exista uma variação angular de 30° entre painéis de

90° e 120°, na prática isto significa apenas uma redução da ordem de 5% na área de

cobertura, o que reforçou ainda mais o descarte do uso destas antenas.

Os diagramas de radiação apresentados normalmente em catálogos de

antenas não são normatizados, e portanto não consideram seu ganho.

Assim, atenção nas análises para não incorrer em distorções, conforme

mostrado na figura (4.3) / (a).




3.8 - Estabilidade do Diagrama x Ganho

Os fabricantes de antenas procuram desenvolver suas antenas mantendo a

estabilidade do diagrama de radiação relativo ao ganho ao longo em toda:

• Frequência de Operação.

• Gama de Tilt Elétrico.

• Gama de Temperatura.

A falha em qualquer um destes parâmetros implicará na redução parcial do ganho da

antena. A KATHREIN desenvolve seus produtos levando estes parâmetros ao extremo,

superando muitas vezes normas de conformidade, como pode ser verificado nas

extensivas características publicadas em nossos catálogos. Veja no exemplo da figura

(5.3) a uniformidade do diagrama de radiação da antena 742 215 ao longo de seus 500

MHz de banda. Observe que a medida que aumenta-se a frequência de operação há

uma tendência natural no aumento da diretividade da antena (diagrama horizontal

diminui de 2° enquanto o diagrama vertical sofre redução de apenas 0,7°), tendo assim

um pequeno aumento de ganho (0,3 dB).

Modelo

Faixa de Frequência

Polarização

Ganho

Diagrama Horizontal:

Ângulo de 1/2 Potência

Diagrama Vertical:

Ângulo de 1/2 Potência

Downtilt Elétrieo

742 215

1710 -1880 MHz

+45°, -45°

2x17.7dBi

11710-220011850 -1990 MHz

+45°, -45°

2x17.9dBi

1920 -2200 M Hz

+45°, -45°

2x18dBi

68° 66° 64°

7.1° 6.8° 6.4°

0°-10°, continuamente ajustável

Figura (5.3) - Especificação parcial da antena 742 215




MOB1LCOM BRASIL3,9 - Painéis de Abertura Horizontal de 30° e 45°

O conceito do empilhamento de dipolos na vertical também pode ser aplicado

considerando se a junção de dipolos na horizontal, pois os princípios físicos são os

mesmos. Este tipo de arranjo é normalmente empregado na construção de antenas

painéis celulares com abertura de Vz potência horizontal da ordem de 30° ou 45°. Tais

diagramas são obtidos através da junção interna de duas antenas de abertura de Yz

potência horizontal de 65° ou 90°, respectivamente, unidas eletricamente e montadas

em paralelo. È por este motivo que estas antenas são largas, tendo maior área de

exposição ao vento, conforme apresentado na figura (6.3).

ta* Diagrama Horizontal

Figura (6.3) - Antena 742 351 - Xpol 1710-2170 MHz 33° 21 dBi 0°-10°T 1302 mm

Estas antenas são utilizados normalmente para cobrir rodovias, ou ferrovias, onde o

leito é bem definido e não há nas vizinhanças próximas necessidade de cobertura

adicional. Como normalmente o tráfego é baixo muitas vezes nestas situações o

operador opta pela configuração clássica denominada 'back-to-back1, conforme

representado na figura (7.3). Neste esquema há apenas um rádio sendo compartilhado

pelos dois setores opostos via um divisor de potência.


40KATHRE1N MOBILCOM BRASIL LTDA TEL. (11) 5685 4290 Fax (11) 5685 4292 e-mail: [email protected]


W//////////ÀFigura (7.3) - Configuração 'back-to-back' com antenas de 33°

Um outro exemplo de empilhamento de dipolos lateral pode ser visualizado na antena

800 10368, figura (8.3). Nesta montagem um painel de polarização vertical foi invertido

tendo como resultado uma antena compacta, de alto ganho (18 dBi) e com diagrama

horizontal de apenas 12°, ideal para links de repetidores por exemplo.

12'

Figura (8.3) - 800 10368 - Vpol 1710-2180 MHz 12° 18 dBi 0°T 743 mm

3,10 - Customizando Diagramas

As vezes por razões diversas o diagrama de radiação, ou ganho, necessário para a

cobertura de um determinado site não se encontra disponível. Em situações de

adversidades como esta podemos lançar mãos dos princípios físicos discutidos até

aqui para a montagem de um diagrama específico. Como exemplo, nossa proposta

será montar uma antena com as seguintes características básicas: Xpol / 806-960 MHz

/ H:33° / V: 7°/ 21 dBi / 0-7°T / 2254 mm.



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA

MOBILCOM BRASIL

Para atingirmos nosso objetivo necessitamos unir lado a lado duas antenas painéis de

65° de abertura horizontal conectadas através de divisores de potência. Teríamos

assim um novo sistema de antenas, eletricamente ligadas, com as seguintes

características:

Componentes

80010305

85010006

737 304

738 546

Sistema de

Antenas

Quant.

2

1(par)

2

2

1

Característica Técnica

Xpol 806-960 MHz H:65° V:7° 18 dBi 0°-7°T 2254 mm

Junção para antenas de 800/900 MHz

Splitter 1:2 800-2200 MHz DIN(F) Outdoor

Abraçadeiras para mastros de 50 - 115 mm

Xpol 806-960 MHz H « 33° V: 7° « 21 dBi 0°-7°T 2254 mm

Tabela (4.3) - Componentes do Sistema de Antenas de 33C

Figura (9.3) - Ilustração da montagem do Sistema de Antenas



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA |f DT§-| R E l II

MOBILCOM BRASIL

Um aspecto importante é quanto aos jumpers de conexão entre o Feeder / Splitters e

Splitters / Antenas. Como estes cabos fazem parte agora de um Sistema de Antenas,

que irá compor um diagrama específico de « 33°, é fundamental que os mesmos

tenham as mesmas características elétricas e comprimento, para que não haja

defasagem na fase de alimentação das antenas. Para antenas com tilt elétrico variável,

ambas devem estar ajustadas no mesmo ângulo. Estes cuidados são de fundamental

importância para evitar distorções na composição deste diagrama.

Uma vantagem operacional importante desta montagem é a flexibilidade na escolha

das antenas que podem ser adicionadas, de forma a se obter o diagrama que melhor

atenda à necessidades específicas.

Como observação final, nosso exemplo foi baseado em antenas de 800 / 900 MHz,

mas o mesmo se aplica para antenas em outras faixas de frequência, como por

exemplo 1800/2100 MHz.



HnTHREin SISTEMAS IRRADIANTES MOVEIS - TEORIA E PRATICA

MOBILCOM BRASILCapítulo 4 - Polarização

4.1 - Introdução

Polarização é um aspecto importante em um projeto wireless. A máxima intensidade de

campo entre estações distintas ocorrerá quando ambas utilizarem polarizações

idênticas, daí a necessidade das antenas estarem alinhadas. Assim, é importante

considerar qual polarização utilizar: horizontal, vertical ou circular. No caso de Sistemas

Celulares, onde a mobilidade é um fator determinante, a polarização cruzada, na qual

as antenas das ERB's operam em +45°/-45°, foi a que melhor se adaptou a este tipo de

serviço, conforme nossas discussões posteriores.

4.2 - Definição

A onda eletromagnética é composta de dois campos, o elétrico e o magnético,

posicionados em planos ortogonais (90° de defasagem), podendo sofrer variações de

fase (ô) e amplitude, conforme ilustrado na figura (1.4).

Direção dePropagação

Figura (1.4) - Representação do Campo eletromagnético

A Polarização de uma onda plana no espaço pode ser descrita como a variação da

direção do vetor Campo Elétrico (E) em função do tempo. Em um ponto genérico do

espaço a forma traçada por este vetor é uma elipse, conforme mostrado na figura (2.4).




yEI

_

„z

yEI

E,j^T '(

i v 4

* E2 x zi

y

k

x Z

yEj

x"" 1 "X

A/V ''''E2 x r z

r-' )P ",'TTI vy ÍL2 *

(a) (b) (c) (d)

Pol. Elíptica Pol.Vertical Pol.Horizontal Pol.Circular

Figura (2.4) - As principais formas de polarização de ondas

Os tipos de polarização de ondas: Vertical, Horizontal, Circular e Cruzada, são portanto

um caso especial de Polarização Elíptica, onde há variação nos parâmetros (Ei, £2 e ô),

conforme apresentado na Tabela (1.4).

Tipo de Polarização

Vertical

Horizontal

Circular Direita

Circular Esquerda

Cruzada (+ 45°)

Cruzada (- 45°)

Ei

0

1

1/V2

1/V2

1/V2

1/V2

E2

1

0

1/V2

1/V2

1/V2

1/V2

ô

0°

0°

-90°

90°

0°

180°

Tabela (1.4) - Componentes dos tipos de polarização de onda

A máxima eficiência de uma antena, em termos de polarização, será atingida quando

as mesmas estiverem transmitindo e recebendo na mesma polarização, sem

descasamento, conforme ilustrado na figura (3.4).



KnTHREIH SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA

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Antena

Transmissora

\ \Antena

Receptora

Figura (3.4) - Link ponto a ponto com antenas Yagi em polarização vertical

4.3 - Descasamento de Polarização - Rejeição (XPD)

Afim de verificar as perdas ocasionadas pelo descasamento de polarização foram

realizadas várias medições alterando-se os tipos de polarização das antenas

Transmissora e Receptora. Os resultados estão sumarizados na Tabela (2.4).

Antena (Tx)

Polarização

Vertical

Horizontal

+ 45°

-45°

Vertical

Vertical

Vertical

Horizontal

Horizontal

Antena (Rx)

Polarização

Vertical

Horizontal

+ 45°

-45°

Horizontal

+ 45°

-45°

+ 45°

-45°

Descasamento

Prático

OdB

OdB

OdB

OdB

oo dB

3dB

3dB

3dB

3dB

Descasamento

Teórico

«OdB

«OdB

-OdB

«OdB

-20dB

«3dB

~3dB

«3dB

= 3dB

Tabela(2,4) - Descasamento de polarização

Pelo princípio da Reciprocidade, a troca das antenas de Transmissão e

Recepção não influenciam o resultado final obtido na medição do

descasamento de polarização.




Os valores obtidos podem ainda sofrer variações significativas em função das

reflexões, sendo o ambiente onde encontra se instalada as antenas um fator

determinante de seu desempenho quanto a este parâmetro.

4,4 - Polarização Linear- Horizontal e Vertical

Uma antena é um transceptor que converte as ondas eletromagnéticas irradiadas no

espaço. O campo elétrico, ou plano E determina a polarização, ou orientação das

ondas de rádio. Uma antena de polarização linear irradia totalmente em um plano

contendo a direção de propagação. Assim, antenas tem polarização linear:

• Vertical: quando seu campo elétrico é perpendicular à superfície da terra

Exemplo: Antenas automotivas, rádios portáteis, celulares.

• Horizontal: quando seu campo elétrico é paralelo à superfície terrestre.

Exemplo: Emissoras transmissoras de TV e Rádio

A polarização vertical é frequentemente utilizada quando deseja se irradiar um sinal de

rádio em várias direções, como por exemplo, unidades móveis distribuídas em uma

área. Esta apresenta bom desempenho em subúrbios de cidades ou na zona rural,

especialmente onde o relevo é montanhoso. Como resultado, grande parte dos

sistemas de comunicação terrestre atuais, acima de 30 MHz, utilizam este tipo de

polarização.

A polarização horizontal é utilizada por grande parte de sistemas de transmissão de

broadcast, de TV e Rádio AM e FM. Dizem que a polarização horizontal foi escolhida

originalmente porque havia a vantagem de não ter uma recepção de tevê interferindo

com as estações móveis de rádio polarizadas verticalmente. Outro ponto também a se

considerar é o fato do ruído de rádio produzido pelo homem ser predominantemente

polarizado verticalmente. Portanto o uso da polarização horizontal fornece alguma

discriminação contra interferências desta natureza.



KnTHRElIl SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRATICA

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4.5 - Polarização Circular

Uma onda com polarização circular irradia energia em ambos os planos, horizontal e

vertical, e em todos os planos entre estes. A diferença, se houver, entre os picos de

máximo e mínimo, ocorre uma vez que a antena rotaciona entre todos os ângulos. Esta

relação axial ou elípce de polarização é usualmente especificada em decibel (dB). Se a

relação axial é O dB, a antena tem polarização circular. Se a relação axial está entre 1 a

2 dB a polarização é elíptica.

Em uma antena de polarização circular o plano de polarização rotaciona em circulo

realizando uma revolução completa durante um período de onda. Se a rotação é

horária, em relação à direção de propagação, o senso de direção é chamado de

circular direita. Se a rotação é anti-horária, em relação à direção de propagação, o

senso de direção é chamado de circular esquerda.

A polarização circular é frequentemente utilizada em comunicações via satélite. Ondas

de rádio polarizadas linearmente podem girar quando da passagem do sinal pela

lonosfera, perdendo intensidade de campo. A polarização circular manterá o sinal

constante não obstante estas anomalias. Antenas deste tipo são mais caras do que as

de polarização linear, devido a sua construção complexa e trabalhosa.

Considerações Importantes

(Vide 6 dicas envolvendo Polarização)

1) Sob a óptica de visada direta, o mais importante é que ambos as exfremidades a

serem conectadas utilizem a mesma polarização. Em um sistema de polarização

linear, um desalinhamento de polarização de 45° irá degradar o sinal em até 3

dB. Caso este seja de 90°, a atenuação poderá ser > 20 dB. Da mesma forma,

em um sistema de polarização circular ambas as antenas deverão ter o mesmo

senso, ou então, isto poderá incorrer em perdas > 20 dB de atenuação.

2) Antenas de polarização linear podem operar com antenas de polarização

circular, e vice versa. No entanto, haverá até 3 dB de perda de intensidade em

campo. Em situações de sinal fraco, ou intermitência, poderá haver bloqueio na

comunicação.Internet: http://www.kathrein.com.br/

KATHREIN MOBILCOM BRASIL LTDATEL. (11) 5685 4290 Fax (11) 56854292 e-mail: [email protected]


3) Se sua antena tiver que ser instalada em uma torre ou edifício, com outras na

vizinhança, a melhor opção é distancia-las ao máximo. Na banda de UHF,

mesmo uma pequena separação, de poucos centímetros, poderá melhorar

significativamente os problemas de perda de sintonia.

4) Em ajustes de links de comunicação, é interessante testa-lo na polarização

vertical e horizontal para verificar qual tem melhor desempenho. Se houver

alguma reflexão na área, proveniente das estruturas, um tipo de polarização

pode se sobrepor ao outro. Além disto, se há outros sinais de RF, em

polarização oposta aos predominantes isto irá aumentar a isolação.

5) Uma observação importante é quanto às reflexões das ondas de rádio em uma

superfície reflexiva lisa. Poderá ocorrer um deslocamento de fase de 180°, um

fenómeno conhecido como reflexão especular (ou espelho da imagem). O sinal

refletido pode ser destrutivo ou construtivo, afetando o comportamento do sinal

de visada direta. A polarização circular tem vantagens nestas situações pois a

onda refletida poderá ter diferente senso relativo à onda direta e obstruir o

desvanecimento provenientes destas reflexões.

4,6 - Diversidade de Recepção

Mesmo quando há casamento de polarização, outros fatores também poderão afetar a

intensidade do sinal, como "Long term fading' e ' Short term fading\ O primeiro é

resultado das mudanças do tempo (como pressão barométrica e precipitação) ou

quando o terminal móvel encontra-se atrás de montanhas ou prédios. Já o segundo, é*>

normalmente referenciado como multi-percurso, pois é resultado de sinais refletidos

interferindo com os sinais em visada direta. Outro fator negativo bem conhecido em

redes celulares esta no fato do terminal móvel ter menor capacidade de transmissão

que as ERB's. Isto significa que a transmissão do terminal móvel para a ERB (Up-link)

é muito mais desfavorável em relação ao link reverso, da ERB para o terminal móvel

(Down-link). Para compensar este desbalanço entre, entre down-link / up-link, foi

desenvolvido esquemas de diversidade, aumentando a sensibilidade do sinal na

recepção da ERB.Internet: http://www.kathrein.com.br/



MOBILCOM BRASIL

4,7 - Diversidade Espacial

O sinal transmitido por um terminal móvel é normalmente refletido ao longo de sua

propagação chegando a ERB via diferentes direções. Como resultado, o sinal de

recepção na ERB, é a somatória de diversos vetores com diferentes amplitudes, fases

e polarizações. Se duas antenas de recepção forem separadas horizontalmente uma

da outra, é muito mais provável que uma delas receba o sinal com maior intensidade

de campo (Principio dos Sinais não Correlacionados). Assim nasceu o primeiro

esquema de diversidade utilizado nos Sistemas Celulares em geral, a denominada

Diversidade Espacial. Para sua implementação prática são necessárias duas antenas

de recepção, (Rx) e (Rx div), instaladas em um mesmo setor, separadas

horizontalmente uma da outra, daí vem a denominação, conforme representado na

figura (4.4).

Rx d Rx div

Figura (4.4) - Princípio da Diversidade Espacial

Portanto, os sinais captados nestas antenas são comparados por algum esquema

lógico dentro da ERB. O sinal de maior intensidade prevalece, por onde será

estabelecida a conexão naquele momento. A movimentação do usuário celular pode

alterar esta situação a todo o instante trocando, ou não, a antena de recepção em

operação. A figura (5.4) ilustra este conceito.



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA KI1THREII1MOBILCOM BRASIL

Diversidade - 2 Antenas Rx Sinal Combinado20 20

c -40

?.,', A"V

Temoo Temoo

Figura (5.4) - Esquema de ganho em Diversidade Espacial

Dependendo das características de propagação onde se encontra localizado o site, o

ganho da diversidade espacial é da ordem de 3 a 5 dB, quando comparada à recepção

via apenas uma antena.

Jumpert

\

^

'

t

«,

.

'

t

\

1

>

'

Feeder-4 \- 1-

l

Jumper

i ' v 'Rx Tx Rxdiv

ERB

Figura (6.4) - ERB configurada com antenas em Diversidade Espacial

Uma das principais desvantagens desta configuração é que para se obter eficiência é

necessário separar as antenas de recepção (Rx) de pelo menos 6x A (comprimento de

onda), conforme figura (6.4). Na prática, isto significa que uma ERB operando um

sistema em 900 MHz, por exemplo, necessitará de uma estrutura de fixação das



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MOB1LCOM BRASIL

antenas de aproximadamente 4,0 m. Isto implica na construção de torres robustas com

alta carga de vento, conforme ilustrado na figura (7.4).

Vista Superior

Figura (7.4) - ERB configurada com antenas em Diversidade Espacial

Com a evolução dos equipamentos, surgiu a possibilidade de duplexar o Sistema

Irradiante, ou seja, integrar dentro da mesma antena os sinais de transmissão (Tx) e

recepção (Rx).

f 1

o-y À

s Vista Superior

T TJumper

Feedei . ._ _ _ _ _

Jumper j

yDuplexador

fper

v

* i

t \

^

'RK T»

v'

Rsdiv

ERB

Figura (8.4) - ERB configurada com antenas em Diversidade Espacial (Duplexada)

Assim, foi possível reduzir para duas antenas de polarização vertical por setor. A figura

(8.4) ilustra esta configuração. O Sistema Irradiante ficou mais enxuto, porém mais

complexo, pois há a presença de sinais de TX e Rx dentro do mesmo cabo de


52KATHRE1N MOBILCOM BRASIL LTDATEL, (11) 5685 4290 Fax (11) 5685 4292 e-mail: [email protected]

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~ M O B I L C O M BRASIL

alimentação. Conforme veremos em nossas discussões posteriores, a partir deste

ponto a questão da intermodulação começa a se tornar mais crítica.

4.8 - Diversidade de Polarização

Com o aumento significativo da quantidade de operadores competindo dentro de uma

mesma área e dificuldades de se obter licenças de instalação de novas ERB's surgiu à

necessidade do desenvolvimento de novos esquemas de diversidade mais eficientes,

com menor impacto visual e estruturas mais leves e compactas. Como uma variante ao

esquema de Diversidade Espacial foi desenvolvido um novo conceito baseado na

Diversidade por Polarização de onda. Ou seja, os sinais de recepção que antes eram

comparados em função de sua distância no espaço serão agora discriminados em

relação à sua polarização.

Em geral, podemos afirmar, que a isolação entre antenas próximas de transmissão /

transmissão, Tx-Tx, e de transição / recepção, Tx - Rx, devem ter pelo menos 30 dB,

para evitar:

• produtos de intermodulação (IMs) interferentes

• bloqueio dos canais receptores

• incremento do VSWR

Os requisitos de 30 dB de isolação são portanto aplicáveis à antenas de polarização

dupla - que possuem dipolos operando em mais de um tipo de polarização. As

pesquisas iniciais optaram por trabalhar com antenas de polarização dupla nas

polarizações Horizontal e Vertical, por ser mais fácil atingir os 30 dB de isolação

necessários para a perfeita operação dos sistemas. Assim a primeira antena

desenvolvida, denominada de polarização HA/, dispunha de duas entradas

independentes, onde cada conjunto de dipolos opera em Polarização Vertical e

Horizontal respectivamente. O fato de haver um acentuado valor de descasamento de

polarização entre ondas em polarização vertical e horizontal contribuiu de forma

expressiva para a operação deste tipo de antena. Este esquema de diversidade

também demonstrou sua eficácia, tendo seu ganho atingido a mesma ordem de




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grandeza da Diversidade Espacial, podendo reduzir a estrutura para uma ou duas

antenas por setor. Portanto o objetivo principal de reduzir a estrutura de instalação dos

sites mantendo-se, ou superando, o ganho da diversidade espacial foi atingido,

conforme figura (9.4).

2 X

Vista Superior

Jumper

T TFeeder . ,

— —r —|— — — — — —

J. J. J.

Jumper

v vRx Tx Rxdiv

ERB

Figura (9.4) - ERB configurada com antenas em Diversidade Espacial HA/

E possível utilizar dois tipos de configuração em sites com antenas HA/. A primeira

possibilidade e a instalação mista, contendo uma antena de polarização vertical e outra

de polarização HA/. Há dois pontos desfavoráveis neste esquema, relativo a estruturas

e diagramas de radiação. Embora de menor porte, agora com seis antenas na ERB,

ainda faz se necessário um distanciamento de pelo menos 2 X (comprimento de onda)

entre as duas antenas instaladas no mesmo setor. Outro ponto, é que mesmo

utilizando-se antenas do mesmo fabricante os diagramas de radiação gerados por uma

antena de polarização vertical e outra HA/, serão similares, mas não idênticos em toda

extensão, e que portanto podem gerar pequenas distorções entre sinais de Tx e Rx. A

segunda possibilidade, é utilizar apenas uma antena H/V, duplexada por setor. Como

esta possibilidade mostrou se eficaz, com bons ganhos de diversidade, e tendo a




vantagem de se mais compacta, foi adotada em geral como padrão para estes tipos de

sites, conforme ilustrado na figura (10.4).

Vista Superior

Seíores120°

Jumper

RK TK Rxdiv

ERB

Figura (10.4) - ERB configurada com antena em Diversidade de Polarização (HA/)

Um fator limitante no emprego de antenas de polarização HA/ está no fato das antenas

dos terminais móveis operam basicamente na vertical. Assim, a transmissão da ERB

para o terminal móvel (sinal de down-link) não deve ser feita na polarização horizontal

para que não haja diminuição da eficiência de propagação.

Lembramos, que o descasamento de polarização entre a

ERB/terminal móvel, transmitido na horizontal e recebido na vertical,

pode atingir a ordem de 20-30 dB de atenuação do sinal,

comprometendo de sobremaneira o link de comunicação.



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4.9 - Polarização Cruzada

Dando continuidade ao processo evolutivo da Diversidade de Polarização, surgiu então

uma nova linha de pesquisas baseadas em dipolos de Polarização Cruzada em +45° e

- 45°. Exaustivos testes foram realizados e os resultados do ganho em diversidade

foram tão bons quanto os outros dois esquemas apresentados. Uma vantagem das

antenas de polarização cruzada frente às HA/ e que ambas as portas, em +45° ou -

45°, podem ser utilizadas para a transmissão, sem perda de eficiência relativa ao

terminal móvel - a atenuação teórica de 3dB causada pelo descasamento de

polarização entre a ERB e o terminal móvel não é observada na maioria das situações

práticas, pois devido as reflexões, o sinal raramente chega polarizado verticalmente no

terminal móvel. Alem disto, ambas as portas da antena podem ser simultaneamente

utilizadas para a transmissão de sinais, sem a necessidade do uso de um combinador

de transmissão. Quanto à isolação, prevaleceu a necessidade da ordem de 30 dB, o

que também foi atingido. Com isto, as antenas Polarização H/V caíram em desuso e

posteriormente deixaram de ser produzidas. Outra otimização importante foi a

integração nas ERB's dos duplexadores, minimizando assim perdas de inserção e

eliminando os jumpers de conexão, conforme apresentado na figura (11.4).

Jumper

Rn Tx Rxdiv

ERB

Figura (11.4) - ERB configurada em Diversidade de Polarização (+45% 45°)




Atualmente, como a questão de impacto visual e carga de vento nas torres esta cada

vez mais crítico, as antenas de Polarização Cruzada dominaram o mercado de antenas

para redes celulares. Há os mais diferentes tipos de antenas, com variados ganhos e

aberturas além dos modelos multibanda, que possibilitam a convergência de redes. A

figura (12.4) ilustra um site dual band operando dois sistemas GSM em 900 e 1800

MHz com somente uma antena por setor.

xxXxxxx

Jumper

T Il l

Feeder . t

— -T T"

l }Jumper

_y v_

ERB

Figura (12.4) - ERB dual band configurada em Diversidade de Pol. (+450/ - 45°)

4.10 - O Dipolo Cruzado

Relativo aos diagramas de radiação, antenas com polarização vertical ou horizontal

apresentam ângulo de azimute constante independentemente de onde estas são

observadas no espaço. Já o dipolo cruzado, o ângulo de azimute varia de acordo com

o posicionamento da antena relativo ao observador. Este conceito é fácil de ser

entendido considerando-se o ângulo de orientação de um dipolo cruzado visto sob

diferentes perspectivas, conforme mostrado na figura (13.4).



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PolarizaçãoVertical

Polarização+45°

Polarização"4^° Dipolo

Figura (13.4) - Dipolo de Polarização Cruzada (+ 45°/ - 45°)

Variado-se a polarização de um dipolo cruzado de 45°, o vetor intensidade de campo

elétrico pode ser descrito por um sistema de coordenadas retangulares decomposto na

horizontal (Eh) e na vertical (Ev). Isto significa que a precisão da polarização cruzada

de uma antena Xpol pode ser testada medindo-se o diagrama de radiação nas

polarizações vertical e horizontal, ou alternativamente medindo-se os diagramas nas

polarizações de + 45° e - 45°. Se o vetor intensidade de campo é exatamente + 45°, o

valor co-polar é 100% e o valor cross-polar é 0%. Em outras palavras, se a polarização

é quase 45° o diagrama de radiação medido na vertical (Ev) e na horizontal (Eh) serão

muito próximos. Se a polarização é exatamente 45°, então o diagrama de radiação

vertical (Ev) e na horizontal (Eh) serão idênticos, conforme figuras (14.4).

Figura (14.4) - Decomposição do vetor campo elétrico E



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4.11 - Relação Cross-Polar

Devido ao esquema de diversidade de polarização, as antenas de polarização cruzada

possuem um parâmetro denominado Relação Cross-Polar, que descreve a correlação

entre duas polarizações ortogonais no campo distante, medido a ± 45°. Este parâmetro

é uma razão entre o sinal Co-Polar e Cross-Polar, sendo que quanto maior o valor,

melhor o desempenho da antena relativo ao ganho de diversidade de polarização entre

suas portas +45° e - 45°.

Claramente a Relação Cross-Polar varia com o ângulo de azimute, tendo na direção

principal seus valores mais acentuados. Nas bordas dos setores da célula, em + 60°,

há um decréscimo deste valor em função do enfraquecimento do sinal. Valores típicos

encontrados nas antenas KATHREIN são:

• Na Direção principal: > 20 dB

• NoSetor±60°: >10dB

As figura (16.4) ilustra o desempenho da relação Cross-Polar de uma antena Xpol ao

longo de seu azimute.

-8D -30 O 30

Azimute (Graus)

Figura (16.4) - Relação Cross-Polar, antena Xpol HPBWde 65C



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E importante destacar este parâmetro de desmpenho, principalmente nas

bordas do setor, ± 60°, onde o sinal tende a estar enfraquecido. A figura

(17.4) ilustra graficamente o desempenho de uma antena painel Xpol de

abertura horizontal de 65°. Observe o decaimento da energia nas bordas da

célula em relação à direção principal.

MaiorIntensidade

Setor da Célula

MenorIntensidade

320

280

270

310

Figura (17.4) - Desempenho da Relação Cross Polar, antena painel de 65°

4.12 - Parâmetros de Simetria: Squint e Tracking

Com o emprego de antenas de polarização cruzada há uma sobreposição dos

diagramas de radiação, em + 45° e - 45°. A simetria destes dois diagramas é

fundamental para o bom desempenho do sistema, para evitar problemas de

desbalanço entre os sinais de uplink e downlink, por exemplo. No entanto, devido à

física construtiva de antenas não é possível obter 100% de simetria na sobreposição

destes diagramas. Os dois parâmetros utilizados pelos fabricantes de antenas para

medir variação na simetria dos diagramas de radiação horizontal de antenas de

polarização cruzada são o: Squint e Traking.




4.12,1 -Squint

O Squint é o desvio do diagrama horizontal da antena medido ortogonalmente ao

refletor, entre os ângulos de meia potência, dentro da banda de frequência de

operação. Normalmente a tolerância deste desvio é da ordem de ± 5%, conforme

representado na figura (1 8.4). Medição:

350340

330

D+45° / 806 MHz / OTilt

+45° / 960 MHz / OTilt

320

310

280

270

300

90"1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ^srW*&**flj 10 6 3

Figura (18.4) - Squint, antena painel Xpol HPBW de 65°

4,12.2-Tracking

O Tracking é a medida do desvio da simetria do diagrama horizontal nas polarizações

de + 45° / - 45° a ± 60° em relação à direção ortogonal ao refletor, medido na mesma

frequência e ângulo de tilt elétrico. Medidas de compensação de traking podem

minimizar esta distorção à ordem de 2 dB, conforme representado na figura (19.4).350- o- ,n. Medição:

340

330D+ 45° 71750 MHz / BTilt

45° 71750 MHz / 8Tilt

310"

1 2 3 4 5 6 7 S 9 1090"

Figura (19.4) - Tracking, antena painel x pol HPBW de 65C


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Capítulo 5 - Downtilt

5.1 - Introdução

Um problema frequente encontrado no planejamento celular é a sobreposição

excessiva de setores adjacentes. Embora esta região de fronteira seja importante para

uma transição suave e imperceptível do assinante móvel, a indefinição de uma área de

handover poderá causar conflitos entre células, sobrecarregando o sistema ou em

casos críticos podendo até derrubar a conexão. Uma das ferramentas disponíveis aos

engenheiros de RF para tentar controlar melhor esta área é o downtilt de antenas, que

tem por objetivo principal a redução da energia na direção principal de propagação,

conforme abordaremos nesta sessão. Afigura (1.5) ilustra esta ideia.

\ Região de /\Transicao7

Figura (1.5) - Região de fronteira entre dois setores




5.2 - Como calcular um ângulo de downtilt otimizado?

Normalmente o diagrama vertical de uma antena irradia a maior parte de sua energia

na direção do horizonte, sendo os lóbulos inferiores úteis para a cobertura abaixo das

torres. Em aplicações padrão o propósito de se utilizar o downtilt é limitar a intensidade

de campo em relação à linha do horizonte. Este objetivo é atingido com a redução da

ordem de 6 dB na energia irradiada, em relação à direção principal de propagação.Primeiro LóbuloSecundário Superior

> .ÍF-V .-. . : • • 'i.-.vjV ~- • -'••••.; r?7 - -

LóbuloPrincipal

Figura (2.5) - Diagrama vertical típico

Há ainda um segundo ponto importante a se considerar. Aparte do lóbulo principal, o

diagrama de radiação vertical também possui lóbulos secundários superiores, cuja

quantidade depende do ganho da antena, conforme figura (2.5). Se o ângulo de tilt é

muito grande na direção do solo a intensidade de campo não será reduzida, mas sim

incrementada, devido a contribuição do primeiro lóbulo secundário, que é o mais

intenso. Portanto o limite de downtilt do diagrama vertical de uma antena é atingido

quando seus lóbulos superiores se encontram no máximo na linha do horizonte.

CondiçãoLimite

Linha doHorizonte

TiltElétrico:14°

Figura (3.5) - Diagrama vertical da antena 800 10303 em 14 de tilt elétrico.




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A figura (3,5) ilustra o diagrama vertical da antena 800 10303 no seu ângulo máximo de

tilt elétrico, de 14°. Observem que mesmo neste caso o primeiro lóbulo secundário

superior encontra se acima da linha do horizonte, garantido assim a eficiência deste

ajuste.

5.3 - Formas de Downtilt

Há no mercado atual quatro tipos diferentes de downtilt para antenas painéis, são eles:

• Downtilt Mecânico.

• Downtilt Elétrico Fixo.

• Downtilt Elétrico Variável (Manual)

• Downtilt Elétrico Variável (Remoto).

5.4 - Downtilt Mecânico

O método mais simples utilizado para se fazer o downtilt do diagrama vertical de uma

antena painel é o denominado Downtilt Mecânico, conforme figura (4.5). Este consiste

no uso de uma articulação simples que prove um mecanismo angular de ajuste.

Observe que o downtilt desejado é válido apenas na direção principal do diagrama de

radiação horizontal. Não há nenhum downtilt na direção do eixos (+ 90°), medidos em

relação ao lóbulo principal. Entre 0° e 90° o ângulo de downtilt varia de acordo com a

direção do azimute. Isto resulta em um diagrama de meia potência horizontal que

aumenta em função do incremento do ângulo de downtilt.

+90

Figura (4.5) - Variação do diagrama horizontal em função do downtilt mecânico.




O resultado alcançado de redução do ganho depende da direção do azimute. Este

efeito é muito difícil de ser considerado no planejamento celular. Outro aspecto

negativo no uso do downtilt mecânico é o fato deste direcionar o lóbulo traseiro da

antena para cima, podendo causar interferências em células adjacentes.

O ajuste acentuado de tilt mecânico realmente limita a intensidade de campo

na direção principal, porém há a abertura do diagrama horizontal da antena

em suas bordas. Este espalhamento lateral é conhecido como 'Efeito

Borboleta', devido ao seu formato.

5.5 - Downtilt Elétrico Fixo

Em geral os dipolos de uma antena são alimentados com a mesma fase através de um

esquema de divisão. Nesta configuração o ângulo de tilt elétrico é de 0°. Alterando-se

as fases de alimentação dos dipolos, é possível ajustar a ângulo do tilt elétrico do

digrama de radiação da antena. Como exemplo, a figura (5.5), representa uma rede de

dipolos que são alimentados de cima para baixo, com um incrementando de fase na

razão de 70°.

(p = 70'

<p = 2&0"

DODDD

-90°

Antena PermaneceFixa.

Diferentes ângulos de fase Cada ângulo de tiltalteram o tilt da antena. representa uma antena!

+90

Figura (5.5) -Variação do diagrama horizontal em função do downtilt elétrico




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Fisicamente, na construção destas antenas, as diferentes fases são atingidas

utilizando-se cabos de alimentação de diferentes comprimentos ou bitolas. O downtilt

elétrico tem a vantagem de manter o ângulo determinado, quando da fixação dos cabos

de alimentação, constante ao longo de toda a gama do azimute. O diagrama horizontal

de meia potência permanece inalterado. Assim, o ângulo de downtilt elétrico é

determinado na montagem da antena e não pode ser alterado.

5.6 - Downtilt Elétrico x Mecânico

Comparando o downtilt elétrico versus mecânico podemos tirar algumas conclusões

importantes, conforme tabela (1.5):

Downtilt Mecânico

O ângulo de downtilt varia sobre o azimute,

sendo apenas efetivo na direção principal (0°).

Não há tilt nas direções t 90°, em relação ao

lóbulo principal.

O diagrama de meia potência horizontal

aumenta em função do incremento do ângulo

de tilt ('Efeito Borboleta1).

A redução do ganho resultante depende da

direção do azimute - isto raramente pode ser

considerado no planejamento celular.

Pode ser ajustado em campo.

Downtilt Elétrico fixo

O ângulo de downtilt varia sobre o azimute de

maneira uniforme, e não apenas na direção

principal (0°).

O diagrama de meia potência horizontal

independe do ângulo de downtilt.

A redução do ganho ocorre em todas as

direções do azimute. Assim, simulações se

aproximam dos resultados práticos.

Não pode ser ajustado em campo.

Tabela (1.5) - Downtilt elétrico x mecânico

Embora sejam nítidas as vantagens da utilização do downtilt elétrico em relação ao

mecânico, vale lembrar que a maioria dos operadores móveis, mesmo quando

utilizando-se de antenas com downtilt elétrico variável, ainda assim adquirirem o

downtilt mecânico. Uma explicação básica para isto deve-se ao fato de que muitas

vezes o efeito do espalhamento lateral ('Efeito Borboleta1), visto na maioria das vezes

de forma negativa, pode auxiliar para a adequação do diagrama de radiação em

determinada situação.Internet: http://www.kathrein.com.br/

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Em casos especiais, onde é necessário o uso de grandes ângulos de downtilt, como

por exemplo, para a cobertura de ruas adjacentes a edifícios altos ou próximos a base

de uma montanha, pode-se utilizar a combinação do downtilt elétrico com o mecânico.

5.7 - Downtilt Elétrico Variável (Manual)

O downtilt elétrico representou uma evolução na forma de controle do diagrama de

radiação. Porém o fato de mão poder ser ajustável em campo representava uma

desvantagem substancial em sua utilização. Se o ajuste necessário no site não

pudesse ser corrigido via tilt mecânico a antena deveria ser substituída, com outro valor

de tilt elétrico. A fim de corrigir este problema foi desenvolvido um mecanismo de ajuste

de tilt elétrico com esta possibilidade. Aqui, ao invés de utilizar-se diferentes cabos

fixos para se obter diferentes fases de alimentação dos dipolos foi adicionado ao

circuito interno da antena um dispositivo, denominado seccionador (phase shifter) que

através de diferentes caminhos, de acoplamentos capacitivos, ajustam o ângulo de tilt

elétrico, conforme ilustrado na figura (6.5).

1 CaminhoLongo

CaminhoCurto

Seccionador

Figura (6.5) - Esquema do tilt elétrico variável em uma antena painel.

O uso de antenas com tilt elétrico variável é uma das ferramentas mais eficazes no

processo de otimização de redes wireless, tornando este tipo de operação mais fácil,

ágil e económica, diminuindo o tempo de soluções de problemas que afetam

diretamente a qualidade do serviço prestado pela operadora.



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Outros dois fatores positivos no uso destes tipos de antenas são:

(1) logística - há a redução do número de modelos de antenas na rede pois apenas

o modelo ajustável substitui uma família completa de antenas com

características técnicas similares, e diferentes ângulos de tilt fixo.

(2) menor impacto visual - as antenas não necessitam serem deslocadas dos

mastros para o ajuste do tilt.

5,8 - A interface de ajuste

Atualmente todas as antenas produzidas pela KATHREIN que dispõe de tilt elétrico

variável apresentam a mesma interface de ajuste de tilt elétrico, que pode ser feito

manualmente ou via RCU (Remote Control Unit). Na figura (7.5) é apresentado o ajuste

manual do mecanismo, que é bem simples.

Figura (7.5) - Interface de ajuste para antenas de tilt variável.

5.9 - Downtilt Elétrico Variável (Remoto) - Sistema RET

Por volta do ano 2000 quando do desenvolvimento dos sistemas de 3° Geração para

Celulares surgiu a necessidade de um controle e monitoramento mais efetivo do

diagrama de irradiação de antenas, em sintonia com as novas redes dinâmicas em

implantação, como o WCDMA. O desafio é balancear: cobertura, capacidade,

qualidade do serviço e custos para se obter o máximo ganho da rede.




A fim de desenvolver interfaces de controles abertas e padronizadas para estes

sistemas foi estabelecido um grupo de trabalho, denominado AISG (Antenna Interface

Standard Group), na qual os principais fabricantes de produtos de RF se associaram. A

KATHREIN, como um dos membros pioneiros, tem participado e contribuído

ativamente para o desenvolvimento e aprimoramento de interfaces para Sistemas RET

(Remote Eléctrica! Tilt). Atualmente este padrão encontra-se na versão 2.0, sendo

consistente com o 3GPP (3rd Generation Partnership Project).

5.10 - Principais componentes do Sistema RET

O Sistema RET é composto basicamente de 4 componentes :

G L O B A L l N l T l A T t V E

Unidade de Controle Remoto (RCU):

Servo mecanismo responsável pelo ajuste do tilt

elétrico na antena. Compatível com o padrão

AISG / 3GPP. É possível a instalação destescomponentes em cascata.

HUnidade Central de Controle (CCU):

Processa as informações transmitidas/recebidas

da Antena para a Central de Controle Remota

(OMC).

Smart Bias-Tee:

Injetor de corrente / sinal no Sistema Irradiante.

Cabo RET:

Cabo de conexão utilizado no Sistema RET.

Tabela (2.5) - Principais componentes dos Sistema RET

(*) Atualmente os grandes fabricantes de equipamentos otimizaram a Unidade Central

de Controle (CCU) integrando as dentro da Node B.

Internet: http://vww.kathrein.com.br/


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5,11 - Como funciona o Sistema RET?

O Sistema funciona da seguinte forma, o operador, na Central de Controle Remota

(OMC), altera o tilt elétrico da antena através do software de controle. Esta informação

é transmitida à Unidade Central de Controle (CCU) cujo link de conexão pode ser

implementado via rede local / Internet. Os comandos são processados na CCU e

repassados para a Unidade de Controle Remoto (RCU), que então altera o tilt elétrico

na antena, conforme ilustrado no diagrama de blocos, figura (8.5).

OMC

LinkOMC-CCU

CCU

LinkCCU-RCU

RCU

Figura (8.5) - Diagrama de blocos do Sistema RET

Legenda:

OMC - Operational Maintenance Center

CCU - Central Control Unit

RCU - Remote Control Unit

5.12 - Diferentes configurações do Sistema RET

A figura (9.5) representa um site hipotético, com três setores distintos, sendo

implementado o Sistema RET em diferentes configurações.

E importante lembramos que o sistema RET torna os sites ativos, com

corrente DC, no sistema irradiante de alguma forma. Assim, todos os

cuidados na instalação, como aterramento, devem ser adequados para cada

configuração específica.




Setor y

Figura (9.5) - Sistema RET em três configurações distintas

Setor a

A conexão CCU / RCU foi realizada via cabo RET, A principal desvantagem neste caso

é que este cabo irá ser instalado em paralelo ao sistema irradiante tendo de ser fixado

e aterrado apropriadamente.

Setor

A conexão CCU / RCU foi realizada via o próprio cabo de alimentação, sendo os sinais

de controle e alimentação injetados via o Smart Bias Tee. Este esquema tem sido o

mais utilizado devido às facilidades de instalação.

Setor y

Esta conexão é uma variante do Setor (3 onde os sinais de controle e alimentação são

retirados do cabo de alimentação através do DTMA (Double Tower Mounted Amplifier).



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Capítulo 6 - VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)

6,1 - Introdução

Pelo princípio da Máxima Transferência de Potência é necessário um casamento

perfeito de impedâncias entre a fonte de energia e uma carga. Aplicando-se este

princípio à ERB's de sistemas móveis, só seria possível repassarmos 100% da energia

gerada no transmissor efetivamente para a antena, se o cabo de alimentação (Feeder)

não apresentar perda, e ambos, a saída do transmissor e a entrada da antena

apresentarem um casamento perfeito de impedâncias. Para Sistemas Móveis foi

padronizado impedâncias características de 50 Q. A figura (1.6) sintetiza este conceito.

} ) Antena

Cabo de Alimentação(Feeder)

Transmissor

Figura (1.6) - Representação básica de um Sistema Irradiante

6,2 - VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) ou Relação de Onda Estacionária

Como na prática todos os elementos básicos que compõem sistema irradiante causam

um pequeno desvio na impedância, haverá sempre alguma perda associada. Para as

antenas ocorre a variação da impedância em função da banda de operação.

Qualquer desvio da situação ideal irá causar uma onda estacionária ao longo da linha

de alimentação, reduzindo portanto a eficiência da transmissão, ou recepção, do

sistema irradiante. O VSWR é uma medida do descasamento de impedância entre a

linha de transmissão e uma carga. Quanto maior seu valor, maior o descasamento. O

valor mínimo é unitário, que corresponde ao perfeito casamento de impedâncias.




6.3 - Coeficiente de Reflexão

A proporção de energia incidente (ou direta) que retorna ao transmissor, devido ao

descasamento de impedância de uma antena, é chamado de energia refletida e é

determinada pelo coeficiente de reflexão na antena. Este coeficiente denominado (r) é

simplesmente uma medida do descasamento visto pela antena sobre a linha de

alimentação e pode ser determinado pela seguinte equação:

Onde,

ZT - È a impedância da antena.

Z0- È a impedância da linha de alimentação.

Como Zi e Z0são números complexos, então (r) também é um número complexo. Todo

número complexo tem um ângulo de fase associado a ele. A fase do sinal refletido

estará adiantada ou atrasada dependendo de como a antena será vista pela linha de

transmissão, ou indutivamente ou capacitivamente. Se a antena for vista de forma

indutiva então a tensão estará adiantada em fase, mas se a antena for vista de forma

capacitiva então a tensão estará retardada. O sinal refletido retorna ao transmissor e

soma-se ao sinal incidente em um determinado ponto. Portanto, qualquer

descasamento na antena formará uma segunda onda refletida que tem direção oposta

da onda incidente. Quando Zi = Zo o coeficiente de reflexão é zero e não há sinal

refletido. Este caso é considerado ideal pois todo sinal será transmitido pela antena. O

problema é que na prática esta situação raramente, ou nunca, é alcançada e portanto

(r) sempre terá um valor diferente de zero. Note que (r) pode ter valores negativos,

porém, em análises do VSWR somente os valores absolutos tem importância, variando

entre zero e um.

Como a onda direta e a refletida tem sentidos oposto, elas criam uma interferência

denominada "Onda Estacionária". Portanto em certos pontos do sistema irradiante

ocorrerá a adição destas ondas resultando em pontos de máximo e em outros casos,

onde há diferença de fase entre as ondas, ocorrerá os pontos de mínimo. Os pontos de

máximo e mínimo acorrem a cada % de onda. Medições de VSWR em cabos de




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alimentação (Feeders) são normalmente realizadas na saída do transmissor mostrando

portanto o comportamento de todo o sistema irradiante, o que inclui todas as perdas

associadas ao longo do conjunto de componentes que o compõem. A figura (2.6),

ilustra o conceito de VSWR discutido.

TransmissorPonto deMáximo

Cabo CoaxialPonto deMínimo

OndaEstacionária

Onda Direta

Antena

Onda Refletida

Figura (2.6) - Representação da Onda Estacionária dentro do Cabo Coaxial

6.4 - Correlação entre os Diferentes Fatores

Há diferentes formas de correlacionar o VSWR com diferentes fatores, de acordo com

as seguintes equações:

(a) VSWR = 1 + r ,onde r é o Coeficiente de Reflexão

1-r

(b) Perda de Retorno: ar = - 20 log r [dB]

(c) Potência Refletida: Pr/P = 100 r2 [%]

2(d) Perda por Descasamento: am = -10 log (1 - r ) [dB]

Através das equações acima podemos correlacionar o valor de VSWR, veja:

VSWR= 1,5:1 > Perda de Retorno= 14 dB > Potência Refletida= 4%




As equações apresentadas podem ser visualizada através do Gráfico(1.6) e

Tabela(1.6).

Perda de Retorno (ar)

k ^

£ 5 "

20 ~

1 Q -,

1.5 ~"

1 4 J

1.3 "

1 2 "

1 i '

1 n - fs*' 4 "

l ~~"" ^-^* F * H-» ^

VSWR (Típico)de Antenas

\

^

xx

\

jtX

\

H

XS

S

jtxx/

>/

O.i 0.2 0.3 0,60.6 O.Ôi.O 4 5 6 8 1 0 15 20

Potência Refletida /Pr/P)

i—-i—i 1—i 1 1—i—i—i 1 1 1—i—i—O 0.CC Q03 Ci.MSQ.05 C-.C6 Q.07 C.06 0.09 D.l 0.12 0.14 0.18 O 13 02

—\ 1 1 1fl.3 0.35 0.4

Coeficiente de Reflexão (r)-

Gráfico (1.6) - Correlação de fatores

VSWR

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

Coeficientede Reflexão (r)

0.000

0.048

0.091

0.130

0.167

0.200

0.231

0.259

0.286

0.310

0.333

Perda deRetorno (ar)

Infinito

26.44

20.83

17.69

15.56

13.98

12.74

11.73

10.88

10.16

9.54

PotênciaRefletida (Pr/P)

0,00%

0,23%

0,83%

1 ,70%

2,78%

4,00%

5,33%

6,00%

6,72%

9,63%

11,11%

Perda porDescasamento (am)

0.0000

0.0099

0.0360

0.0745

0.1223

0.1773

0.2377

0.3022

0.3698

0.4398

0.5115

Tabela (1.6) - Variação de fatores correlates (VSWR 1,0 - 2,0)




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6.5 - Cálculo Teórico - Sistema Irradiante

O valor máximo de VSWR permitido na aceitação de um Sistema Irradiante básico,

composto de Antena + Jumper + Feeder, depende de critérios estabelecidos por cada

operador. Medindo-se o VSWR de uma antena isoladamente é possível verificar, com

certa precisão, se a mesma está dentro dos parâmetros técnicos de sua especificação.

Em teoria a perda de retorno deste Sistema Irradiante é menor ou igual a duas vezes a

atenuação do cabo (Feeder + Jumper) adicionando o VSWR especificado para a

antena, medido em dB. Vide o exemplo representado na figura (3.6).

Antena Isolada Sistema Irradiante

DDD

OdB

Atenuação = -0,5 dB

-14 dB(VSWR = 1,5)

Atenuação = -2,5 dB

OdB

-14dB

(VSWR = 1,5)

-17 dB

Transmissor

-20 dB

(VSWR = 1,21)

Figura (3.6) - Cálculo teórico - Sistema Irradiante

VSWR da Antena = 1.5:1 (Perda de Retorno = - 14dB)

Atenuação do Feeder (Incluindo Jumper) = - 3 dB

Duas vezes a atenuação do Feeder (Direta + Refletida) = - 6 dB

Resultado Total Calculado = - 20 dB

Valor Correspondente de VSWR = 1.21



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Conclusão, devido à atenuação do cabo de alimentação o VSWR medido

para todo o Sistema Irradiante será muito inferior, VSWR = 1.21:1 (retorno de

~ 1,0%) do que quando a antena medida isoladamente, VSWR Antena =

1,5:1 (retorno de ~ 4,0%).

6.6 - Resultados Práticos - Sistema Irradiante

Na prática, os valores de VSWR medidos normalmente divergem dos teóricos

calculados pois, no exemplo acima foi considerado os cabos (Feeder+ Jumper) como

ideais, portanto com um VSWR = 1.0:1. Os principais fatores que influenciam o

desempenho do VSWR dentro do Sistemas Irradiante são:

• Comprimento do cabo

• Raio de Curvatura

• Mudanças de Direção

• Fixação apropriada dos cabos na torre

• Decapagem do cabo para seu aterramento

• Montagem e aperto adequado dos conectores

• Interferências provenientes do Meio, entre outros

6.7 - Testes Recomendados

Afim de verificar a funcionalidade do cabo de alimentação, e o seu tamanho, é

recomendado utilizar medições de reflexão no domínio do tempo ou TDR (Time-

Domain-Reflexion-Measurement), Este tipo de teste pode localizar com precisão partes

danificadas do cabo, causadas por exemplo: por dobras excessivas além do limite

permitido, estrangulamento do cabo por abraçadeiras de fixação e perdas excessivas

de descasamento nas junções de conectores, entre outras.

Outro método de medição comum, denominado DTF (Distance-To-Fault ) é também

muito útil, mas tem certas restrições. Este tipo de medição é baseado em certas pré-

condições ligadas ao instrumental que não necessariamente refletem o estado do cabo.

Duas medidas recomendadas a serem realizadas para a verificação do desempenho

de todo o Sistema Irradiante são:




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a) VSWR de todo o sistema irradiante

b) Medidas de TDR dos cabos

Se após as medidas sugeridas acima os valores obtidos não forem satisfatórios, então

é recomendado medir o VSWR da antena isoladamente e verificar a perda de retorno

do cabo de alimentação, e jumper, utilizando-se uma carga de 50 D no lugar da antena.

È recomendado ainda medir a atenuação do cabo para se determinar a falha. Quando

da medição da atenuação do cabo, proceder da seguinte forma:

(a) - Interromper o cabo através de um curto circuito.

(b) - Medir a atenuação (Perda de retorno).

O resultado é metade do valor da atenuação do cabo, pois o sinal de teste transmitido

passa dentro do cabo duas vezes:Network analyser - Curto Circuito - Network analyser.

6.8 - Curva Típica de VSWR

Embora antenas para Sistemas Celulares sejam dimencionadas à operar com VSWR

(Típico) < 1,5:1 na grande maioria dos casos os valores médios encontrados são muito

inferiores adiste limite, da ordem de 1,20:1, conforme pode ser visualizado na figura

(4.6), onde é apresentada a curva típica de VSWR medido na antena 800 10303 .

VSWR0.20 /Div

1 80

1 60

n nn

^/*

~~~-~~~^^\v./-"" ^^^^*~ ~- — -^

/K-

t

•\

Limite < '

t

k

ValorMédio

r 1

1,5:1

k

ValorMáximo

r

806 960Frequência (MHz) *•

Figura( 4.6) - Medição VSWR, antena 800 10303.



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6.9 - Como realizar testes de VSWR em campo

Equipamentos de medição portáteis são expostos a um ambiente não

controlado quando utilizados em campo. Variações de temperatura,

umidade, poeira, além de manuseio inadequado são típicos em muitas

instalações. Estes tipos de equipamentos são de fácil manuseio e robustos, mas

podem ser sensibilizados por intensos campos eletromagnéticos. O processo de

calibração é fundamental para a medição adequada de qualquer componente de RF

isolado, ou Sistema Irradiante. Este deve ser realizado cuidadosamente seguindo o

procedimento padrão de: Curto, Aberto e Carga de 50 O. Além disto deve estar

disponível um conjunto completo de acessórios, como os cabos de medição de baixas

perdas e cargas padrão de boa qualidade em condições de uso para que seu

desempenho não influenciem a própria medição. Com isto em mente recomendamos

que sejam observados os seguintes passos para a realização em campo de testes de

verificação de VSWR em antenas tipo painéis:

(1) Tenha sempre em mãos o prospecto técnico da antena

(VSWR (Típico) < 1,5:1 ou Perda de Retorno < 14 dB ).

(2) A antena deverá ser colocada em um ambiente externo livre de obstáculos e

apoiada num cavalete a aproximadamente 1,0 m do solo. Durante a

realização dos testes o ideal é que não haja objetos, especialmente

metálicos, ou pessoas nas laterais da antena, à pelo menos 2,0 m, conforme

ilustra a figura (5.6).

(3) Calibração do equipamento de teste:

- Proceder conforme padrão: Curto, Aberto e Carga de 50 D.

(4) Conectar o equipamento de medição aos cabos e antena sob teste utilizando

o torque dos conectores recomendado pelo fabricante do equipamento.

(5) Realizados os testes, estes deverão ser gravados para analises posteriores.



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MOBILCOM BRASILEspaço Livre

h> 1,0 m

Figura (5.6) - Antena painel sob teste de VSWR

6,10 - Alguns problemas de medição

Normalmente problemas encontrados em campo durante o processo de medição

variam de uma simples distração, na calibração, até o uso inapropriado de

componentes no circuito de medição, como:

• ft Adaptadores extras de RF impactam nos resultados!.

• M Jumpers adicionais destrõem a acuracidade, devido a erros de fase e

descasamento.

• S Campos eletromagnéticos intensos provenientes de sites vizinhos podem

alterar a sensibilidade do equipamento de medição.

Conclusão, para obtermos bons resultados em medições de campo é

necessário conhecimento técnico, equipamentos de boa qualidade, e

atendimento aos procedimentos de calibração. O uso de cabos adequados

são diretamente responsáveis pela acuracidade, e as equipes de instalação

devem estar atentas ao meio onde está sendo realizado os testes, para que

possam ter uma visão crítica da medição.


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Capítulo 7 - Intermodulação Passiva

7.1 - Introdução

O número de operadores celulares cresceu de maneira acentuada nos últimos anos.

Como o espectro de frequências é limitado, a indústria de telecomunicações

desenvolveu novos métodos de transmissão mais eficazes, com equipamentos

sofisticados para acompanhar este incremento de demanda. Um dos resultados deste

avanço tecnológico foi o desenvolvimento de antenas com diversidade de polarização,

antenas Xpol, operando em multi-banda. Devido ao aumento da complexidade do

sistema irradiante, com diversas frequências de transmissão (Tx) operando em uma

mesma antena, os riscos de ocorrerem problemas relacionados à Intermodulação

também cresceram. Entender este parâmetro e discutir formas de mante-lo em níveis

adequados é o nosso objetivo neste capítulo. A figura (1.7) ilustra esta ideia em um

esquema de combinação de dois transmissores (Txi e Tx2).

X

TT TTTx-, Rx,, Tx2 Rx2

Figura (1.7) - Antena Xpol duplexada com dois Tx

Se uma ERB transmite dois ou mais sinais ao mesmo tempo não linearidades podem

causar interferências, as quais poderão bloquear um ou mais canais de recepção, e em

casos críticos haverá queda da ligação do assinante. A estas interferências é dado o

nome de Intermodulação Passiva, sendo normalmente representada por (IM).



H HÍTH R E l II SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA

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7,2 - O que é Intermodulação Passiva (IM)?

Intermodulação Passiva (IM) é uma modulação indesejada que irá provocar distorções

nas portadoras de recepção de uma ERB,

Um sinal injetado dentro de um componente linear passivo, como uma antena,

conector, cabo etc..., em uma dada frequência fv irá produzir um sinal de saída sem

modificação na frequência, apenas a amplitude e a fase poderão ser alterados. No

entanto, se o mesmo sinal for injetado dentro de componente passivo com

características de transmissão não lineares, isto irá resultar em distorções na escala de

tempo levando a trocas nas frequências. Isto significa que irão se somar a frequência

da portadora f,, uma série de harmónicas produzidas: 2 f, ,3 í,, 4 f,, ..., n fr

Se o sinal de entrada contém duas ou mais componentes de frequência, fi e Í2, o sinal

de saída será uma composição espectral, que além das harmónicas também incluirá

todas as possíveis combinações de frequência, que podem ser expressas pela

seguinte equação:

PIM = n f, ± m f2

Onde:

PIM : Produtos de Intermodulação

n, m = 1,2, 3,,..

Apenas valores para PIM > O são fisicamente relevantes.

A ordem do produto de intermodulação pode ser obtido pela equação:

o = n + m

Há produtos de intermodulação de ordem par e impar. Os produtos de ordem par tem

um grande espaçamento em relação as frequências de transmissão(Tx) originais e

portanto não causam problemas com antenas de banda simples. O mais problemático

são os produtos de intermodulação de ordem impar pois suas frequências estão

próximas das originais podendo portanto serem detectadas dentro da banda de

frequências da recepção (Rx), degradando a comunicação. A tabela(1.7)



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA KFITHREmMOBILCOM BRASIL

demonstra como podem ser obtidos os produtos de intermodulaçao de ordem par e

ímpar.

Produtos de Intermodulaçao (PIM)

Ordem Par

2a Ordem: f1 + f 2 / f 2 - f i

4a Ordem: 2 f, + 2 f2 / 2 f2 - 2 f.

6a Ordem: 3 f, + 3 f2 / 3 f2 - 3 f,

Produtos de Intermodulaçao (PIM)

Ordem Impar

3a Ordem: 2 f, - f2

5a Ordem: 3 f, - 2 f2

7a Ordem: 4 f, - 3 f2

Tabela (1,7) - PIM de ordem par e ímpar

Os gráficos (1.7) e (2.7), ilustram os conceitos discutidos.

Nível

FrequênciaGráfico (1,7) - Sinais de entrada fi e f2

Nível Rx

»i-fs

|3f,-f.

4f,-f8

n H

Tx

fi ía

4f2-f,

_L nAf Af Af Ãf Af Af Af

Frequência

Gráfico (2.7) - Espectro de frequências de ordem ímpar



HflTHREin SISTEMAS IRRADIANTES MOVEIS - TEORIA E PRATICA

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7.3 - Como reduzir os Produtos de Intermodulação (PIM)?

Embora materiais não lineares sejam uma importante fonte de produtos de

intermodulação, o resultado de uma conexão de baixa qualidade pode ser ainda mais

significante. Como exemplo desta situação podemos citar pouco aperto de conectores

de RF. Afim de evitarmos altos valores de IM entre os contatos devemos:

• Ter superfícies de contato suaves, sem rugosidades.

• Manter a pressão superficial adequada.

• Manter esta região isenta de oxidação ou corrosão.

E recomendável que as equipes de instalação trabalhem em campo com

chaves de torque para o aperto adequado dos conectores de RF. Lembre-

se, pouco aperto potencializa o incremento da Intermodulação no sistema

irradiante.

7.4 - Porque os PIM são um problema?

Os sistemas celulares atuais são designados a operar dentro de uma faixa de

frequências de transmissão (Tx), com um deslocamento relativamente próximo das

frequências de recepção (Rx). Os problemas aumentam quando produtos de

intermodulação ocorrem na banda de recepção (Rx) , ver gráfico (2.7), degradando a

qualidade da ligação. No exemplo abaixo, na tabela (2.7), ilustra possíveis produtos de

intermodulação ímpares, de 3a, 5a e 7a ordem, que podem ocorrer dentro da frequência

de recepção do sistema GSM 900 MHz.

PIM Impares

3a Ordem: 2 f, - f2

5a Ordem: 3 f, - 2 f2

7a Ordem: 4 - 3 f2

Tx (Down-Link)

935 - 960 MHz

fi

936 MHz

938 MHz

941 MHz

Í2

958 MHz

956 MHz

952 MHz

Rx (Up-Link)

890 -915 MHz

f|M

914 MHz

902 MHz

908 MHz

Tabela (2.7) - PIM no GSM 900 MHz



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRATICA HilTHREinMOBILCOM BRASIL

Os produtos de intermodulação mais problemáticos em sistemas celulares

são os de 3a ordem, pois são os que apresentam maiores níveis de

potência e ocorrem mais próximos das frequências originais de

transmissão. Portanto são estes produtos que podem bloquear os canais

de recepção (Rx). È absolutamente essencial manter os PIIWs em um nível

mínimo abaixo da sensibilidade do equipamento receptor.

7.5 - Como medir os PIM?

Os níveis dos produtos de intermodulação são medidos em dBm ou dBc. O nível total

de intermodulação comparado ao nível de potência de 1 mW é expresso em dBm, de

acordo com a seguinte expressão:

= 10logPPIM3[dBm]

Por outro lado, dBc é definido como uma razão entre o PIM de 3a ordem e o nível de

potência da portadora incidente (Tx), de acordo com a seguinte expressão:

= 10log(PPM3/ PTx)

Como um exemplo, os níveis de intermodulação para sistemas GSM são apresentados

na tabela abaixo:

PIM de acordo com padrão GSM

(3a Ordem)

2 x Portadoras de 20 W cada

(+ 43 dBm)

<- 103 dBm

<- 146 dBc

A KATHREIN testa 100% das antenas na linha de produção, tendo estabelecido

como nível de intermodulação mínimo para suas antenas < -150 dBc!.



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA |f DTH R f | •"•

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Capítulo 8 - Isolação entre Antenas

8.1 - Introdução

Devido ás restrições ambientais e falta de disponibilidade de sites o compartilhamento

de sistemas tem se tornado uma opção cada vez mais frequente. Neste aspecto, um

dos maiores desafios a serem superados é a isolação entre antenas.

Para que dois sistemas distintos possam operar adequadamente, no mesmo site com

antenas independentes, é recomendado uma isolação mínima da ordem de 70-80 dB.

No entanto, este nível de isolação dificilmente será alcançada apenas com a separação

física das antenas, cujo valor é da ordem de 30 dB. È necessário a combinação entre

isolação de antenas com filtros designados para esta função.

Há dois grupos básicos que podem influenciar a isolação entre antenas: (1) Aspectos

Elétricos e (2) Aspectos Mecânicos, conforme nossas observações seguintes.

8.2 - Aspectos Elétricos

Considerando-se os mesmos ajustes mecânicos em antenas um determinado site, as

seguintes variações nos parâmetros elétricos afetam sua isolação:

8.2,1 - Frequência

Antenas não se comportam como filtros!. Elas operam também fora da banda a que

foram projetadas. No entanto, fora de faixa de operação, seu VSWR tende a piorar.

Este descasamento resultante cria uma atenuação denominada perda por

descasamento, que aumenta a isolação entre duas antenas. Portanto, antenas

operando em diferentes frequências possuem maiores valores de isolação comparadas

com as que operam na mesma banda. Isto pode ser facilmente observado em antenas

painel Dual band. Estas antenas são montadas com os dipolos entrelaçados, banda

baixa (806-960 MHz) / banda alta (1710-2180 MHz), conforme figura (1.8). Os valores

típicos de isolação são:

• Isolação dentro das Bandas: 806-960 ou 1710-2180 MHz: > 30 dB

• Isolação entre Bandas: 806-960 /1710-2180 MHz: > 50 dB




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M1800MHZ)(900 MHz)

Figura (1.8) - Esquema de Montagem, antena Dual Band.

8.2.2 - Polarização

Sites com antenas de mesma polarização possuem menores valores de isolação. Se a

polarização é diferente, a isolação aumenta. Considerando-se uma antena de

polarização vertical e outra cruzada, o principal fator que irá influenciar a isolação será

a componente vertical da polarização cruzada. Devido ao fato que a amplitude deste

componente vertical é 3 dB menor, quando comparado ao sinal completo, a isolação é

aproximadamente 3 dB maior.

8.2.3 - Abertura de Meia Potência

Considerando-se duas antenas lada a lado e direcionadas para um mesmo ponto, a

radiação recíproca de cada uma (perpendicular ao lóbulo principal) é o fator

determinante da isolação. Quanto maior a abertura horizontal da antena, maior será

seu nível de radiação entre ± 90°. Consequentemente, a isolação diminui com o

aumento da abertura horizontal da antena, a figura (2.8) ilustra estas observações.



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA HHTHREin

Isolação (dB)

Distância a/m

741 622: XPol 824-960 65° 17dBi 9°T742 212: XPol 1710-2170 65° 18dBi 0°-8°T

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Isolação (dB)90°

Distância a/m739 661: XPol 806-960 90° 15dBi 8°T742 212: XPol 1710-2170 65° 18dBi 0°-8°T

Figura (2.8) - Isolação entre antenas com diferentes aberturas horizontal.

8.2.4 - Downtilt Elétrico

O downtilt elétrico é implementado através de diferentes fases de alimentação dos

dipolos. Isto reduz o acoplamento entre duas antenas, resultando em maior isolação.

Assim, antenas com tilt elétrico, fixo ou variável, possuem maior isolação quando

comparadas com antenas sem tilt elétrico. Na figura (3.8) podemos observar o

desempenho da isolação de duas antenas em função da variação do tilt elétrico. Os

valores observados são característicos para as antenas em análise, estrapolações

generalizadas devem ser consideradas com cautela!.

Isolação (dB)

742 212: XPol 1710-2170 65° 18dBi 0°-8°T742 212: XPol 1710-2170 65° 18dBi 0°-8°T

35

30

Distância a / m

Figura (3.8) - Isolação x Variação de tilt elétrico.



HnTHREIII SISTEMAS IRRADIANTES MOVEIS - TEORIA E PRATICA

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8.3 - Aspectos Mecânicos

Mantendo-se agora constantes os ajustes elétricos das antenas num determinado site,

como tilt elétrico por exemplo, as seguintes variações nos parâmetros mecânicos

afetam sua isolação:

8.3,1 - Separação Horizontal ou Vertical

Antenas possuem diagramas de radiação específicos com pontos de nulo acima e

abaixo do lóbulo principal. Isto resulta em um nível de sinal muito pequeno na direção

de uma segunda antena posicionada verticalmente, acima ou abaixo.

739 707: XPol 1710-1880 90° 16.5dBi 2°TIsolação (dB)

50

45-

40-

35-

30

TSeparação Vertical"]

0° 0°

Separação HorizontaQ t í

n r i i i TI i i i i i i r i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i T i i iO 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Distância (a/b) /m

Figura (4.8) - Separação Horizontal x Vertical

Portanto duas antenas separadas verticalmente possuem melhores níveis de isolação

que quando as mesmas estão separadas horizontalmente, conforme podemos verificar

na figura (4.8). Observe que a apenas 0,5 m de distância vertical há uma isolação da

ordem de 45 dB, o que em termos de espaçamento horizontal seriam necessário

espaça-las em aproximadamente 1,5 m para atingir valor similar.

Antenas tipo "Quad\ consistem de duas antenas idênticas operando na mesma banda

sendo montadas simetricamente dentro de um mesmo radome, são o caso extremo de

utilização de antenas com o menor espaçamento horizontal possível, conforme

mostrado na figura (5.8)




Valores típicos de Isolação:

Isolação dentro das Bandas(1710-2180/1710-2180 MHz): > 30 dB

Vide Especificações Técnicas

Quad 65°: 742 233 A..235/...236

Quad 65°(ESLS): 800 1051 0/.. .511

Quad 88°: 742 352

Sujeito a alteração sem aviso prévio

Figura (5,8) -Antenas Quad.

8.3,2 - Separação Angular

O nível de sinal presente na traseira de uma antena diretiva é muito menor que o

encontrado na direção principal, ou mesmo a ± 90°. Considerando-se agora em nossas

análises duas antenas apontadas na mesma direção, mas separadas por um ângulo de

120° entre elas, por exemplo, o nível de sinal mútuo entre elas torna-se menor. Por

esta razão a isolação aumenta com o ângulo de azimute entre as antenas. A figura

(6.8) comprova estas observações.

Isolação (dB)

O Oa

80010303

XPol 806-960 65° 15dBi 0-14°T

Distância a / m




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Isolação (dB)

+30°

80010303

XPol 806-960 65° 15dBi 0-14°T

0.5 1 1.5

Distância a/m

Figura (6.8) - Antenas espaçadas com ângulos distintos de azimute.

8,4 - Montagem em Mastros e Paredes

Embora antenas diretivas, tipo painel, apresentem valores consideravelmente altos de

relação frente/costas, a influência da reflexão de ondas em paredes, por exemplo, não

podem ser completamente negligenciadas. Estas reflexões normalmente resultam em

uma pequena redução no digrama de radiação. No entanto, duas antenas idênticas

montadas em parede apresentam maior isolação do que antenas montadas em

mastros, conforme pode ser observado na figura (7.8).

Isolação (dB)

50

30

(1) - Antenas fixas em Paredes

(2) - Antenas fixas em Mastros

Distância a/mAntenas fixas

em Mastros

Antenas fixas

em Paredes

Figura (7.8) - Isolação: Fixação em Mastros x Parede

Internet: http://www.kathrein,com.br/



8.5 - Distância mínima para isolação entre painéis

Uma questão recorrente entre engenheiros de RF, é a mínima distância necessária

entre dois painéis para se atingir a isolação de pelo menos 30 dB.

No caso da separação vertical, o nível de isolação são altos, requerendo

distanciamento mínimo. Para a separação horizontal, a distância mínima depende do

comprimento de onda e da abertura de meia potência horizontal das antenas, conforme

a tabela (1.8):

DistânciaMínima (a)

2 X2,5 X3 X

4,5 À

AberturaHorizontal

65°90°105°120°

0°

X, - Comprimento de Onda

Tabela (1.8) - Distância x Aberturas

A separação angular é uma das melhores formas de se isolar antenas. Com um ângulo

de 120° é possível obter 30 dB de isolação a uma distância mínima entre as antenas.




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Capítulo 9 - Cuidados na Instalação

9.1 - Introdução

Devido a crescente necessidade de implantação de novos sites e dificuldades inerentes

em se instalar torres específicas para esta finalidade, uma alternativa que se mostrou

apropriada, principalmente em grandes centros urbanos, foi a utilização de topos de

prédios como base para a instalação das antenas. Com isto, foi possível contornar

estas questões além de reduzir de sobremaneira os custos com infraestrutura de

instalação. Sob a óptica técnica são necessários alguns cuidados a fim de evitar

problemas, como a deformação do diagramas de radiação das antenas.

9.2 - Configuração ^Roof

Neste tipo de instalação, as antenas são instaladas no último andar dos edifícios. Afim

de manter visada direta, livre de obstáculos, é recomendado fixar as antenas

diretamente na fachada dos prédios, isto inclusive auxilia a aumentar a isolação entre

as antenas. Como normalmente esta situação é difícil de ser autorizada pelos

locatários dos prédios, devido ao alto impacto visual, uma alternativa é instalar as

antenas sobre a caixa d'água, ou cabine do elevador, conforme a figura (1 .9) .

Instalaçãonão

recomendada

Instalaçãorecomenda

Figura (1.9)- instalação tipo Yoof top"




9,3 - As reflexões

Neste cenário, as reflexões causadas pelos sinais incidentes no teto do edifício

poderão influenciar o diagrama vertical da antena criando um efeito de "up tilf, o que

claramente é uma possível fonte de problemas, pois além de causar uma região de

sombra, próxima à base da ERB, pode ainda gerar interferências em sites vizinhos,

conforme ilustrado na figura (2.9).

Linha do Horizonte

Vista lateralda fachada

Figura (2.9) - Reflexões em edifícios

9.4 - Cálculo dos efeitos reflexivos

Afim de minimizar os efeitos reflexivos é recomendado analisar detalhadamente o

diagrama vertical da antena. Tendo em mãos o diagrama vertical da antena,

deve-se traçar uma linha reta com origem no seu centro tangente no ponto de

10 dB, abaixo da direção principal de propagação. È nesta região onde há a maior

concentração da energia irradiada pelos lóbulos secundários da antena, que serão os

responsáveis pelas reflexões. Com isto, é possível medir o ângulo a, necessário para a

determinação da elevação mínima h em relação ao topo do prédio. A distância d é

facilmente determinada em campo. As figuras (3.9) e (4.9) ilustram este ideia.




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DireçãoPrincipal

10 dB abaixo doMáximo Ganho

Figura (3.9) - Determinação do ângulo a.

Figura (4.9) - Determinação da altera h

Por um cálculo básico de trigonometria é possível determinar a altura h, acima do nível

do teto do prédio que a antena deve estar instalada, conforme segue:

h = d x tang a

Como a abertura vertical de uma antena é uma função inversa do ganho, ou seja,

quanto maior o ganho menor a abertura vertical, isto irá se refletir também na

determinação da altura h, que é uma função direta do ângulo a. Vamos ilustrar esta

ideia comparando o comportamento do ângulo a observado na figura (3.9) contra o da

figura (5.9).Internet: http://www.kathrein.com.br/


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Observe que quanto mais diretiva for a antena menor será o ângulo a.

10dB abaixo doMáximo Ganho

Figura (5.9) - Comportamento do ângulo a para antenas de diferentes ganhos

Um outro fator que não deve ser negligenciado nesta análise é a questão do tilt, elétrico

ou mecânico, nesta configuração. Quanto maior for a abertura do tilt mais aberto será

ângulo a, e portanto mais crítico poderá ser os efeitos das reflexões. A figura (6.9)

ilustra o diagrama vertical de uma antena com 10° de tilt elétrico.

330'

DireçãoPrincipal

30° 10 dB abaixo doMáximo Ganho

Figura (6.9) -Ângulo a, antena com tilt elétrico de 10C




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No caso de antenas de tilt elétrico variável, deve-se considerar a máxima

abertura do ângulo do tilt a que a antena pode ser submetida, para que haja

flexibilidade na instalação e otimizações que por ventura esta tenha que

sofrer ao longo do tempo.

Atenção especial deve ser dada à antenas painel de baixo ganho, da ordem de 9 dBi.

Estes tipos de antenas possuem diagrama vertical muito largo, da ordem de 70°, e

neste caso, a energia irradiada que porventura venha a ser refletida no topo do prédio é

proveniente diretamente do diagrama principal da antena, visto que não há lóbulos

secundários. Sendo assim, fica descaracterizado a sistemática de cálculo apresentada.

É recomendado que estas antenas sejam instaladas o mais próximo possível das

bordas do edifício. Observe, na figura (7.9), como é crítico a instalação destas antenas.

DireçãoPrincipal

300°

Figura (7.9) -Antena painel com grande abertura vertical


98KATHREIN MOBILCOM BRASIL LTDATEL. (11) 56854290 Fax (11)56854292 e-mail: [email protected]


9.5 - A influência das reflexões em antenas omnidirecionais

Antenas omnidirecionais irradiam energia constante ao longo de todo o azimute. Os

diagramas de radiação vertical e horizontal, normalmente encontrados em prospectos

técnicos, são apenas aplicáveis em ambientes livres de reflexão (propagação no

espaço livre). Na prática, esta condição nem sempre é obtida. Obstáculos existentes,

como mastros em telhados planos, ou prédios próximos causam sinais aleatórios,

afetando o diagrama de radiação da antena e seu desempenho. Portanto a condição

ideal de montagem de antenas omnidirecionais é no topo de uma torre, livre de

obstáculos. Esta condição é difícil de ser atingida pois normalmente no topo das torres

é instalado pára-raios, o que obriga normalmente os operadores a instalações

alternativas, como a montagem lateral à torre. No entanto, fora da condição ideal há

considerável alteração no diagrama de radiação da antena, cujos fatores decisivos são

o espaçamento entre torre / antena e suas dimensões, conforme discutiremos à seguir.

9.6 - Mastros Cilíndricos

Considerando-se o uso de um mastro cilíndrico, o cálculo do diagrama de irradiação

resultante é relativamente simples. A superfície de reflexão simétrica e descomplicada

cria formatos de diagramas, que podem ser úteis para o planejamento da rede,

variando com o espaçamento do mastro, conforme figura (8.9).

0D

AntenaOmni

Figura 8.9-Antena Omnidirecional em montagem lateral.



HnTHRElíl SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA

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Para obtermos portabilidade dos resultados dos diagramas de radiação,

independentemente da frequência de operação, o diâmetro do mastro e seu

espaçamento serão medidos em comprimento de ondas (X).

9,6,1 - Espaçamento de 1/4 A, do mastro refletor

Um espaçamento de 1/4 X é frequentemente utilizado, não é recomendado um

distanciamento menor pois há sensível degradação do VSWR.

O diagrama original da antena omnidirecional foi alterado para um diagrama direcional

com um ganho aproximado superior a 2 dB, conforme representado na tabela 1.9.

Nesta condição, a relação frente / costas varia de acordo com o diâmetro do mastro.

Espaçamento

(A)

Diâmetro do Mastro

(D = 0,04 X)

Diâmetro do Mastro

(D = 0.6 À)

1/4

Tabela 1,9 - Diagramas de radiação em montagem lateral (A = 1/4 X)

9.6.2 - Espaçamento de 1/2 X do mastro refletor

Um aumento do espaçamento para 1/2X cria um diagrama bi-direcional perpendicular à

linha da antena / mastro, sendo mais característico com o aumento do diâmetro do

mastro. O diagrama de radiação tem um incremento de ganho da ordem de 2-3 dB,

ideal para a cobertura de rodovias e ferrovias.


100KATHREIN MOBILCOM BRASIL LTDATEL. (11) 56854290 Fax (11) 5685 4292 e-mail: [email protected]


Espaçamento

(A)

1/2

Diâmetro do Mastro

(D = 0,04 À)

Diâmetro do Mastro

(D = 0.6 ty

Tabela 2,9 - Diagramas de radiação em montagem lateral (A = 1/2 À)

9,6.3 - Espaçamento de 3/4 X do mastro refletor

Com o espaçamento de 3/4X todo o lóbulo cresce na direção da antena, com a

formação de um diagrama aproximado tri setorial assimétrico.

Espaçamento

(A)

3/4

Diâmetro do Mastro

(D = 0.04 À)

Diâmetro do Mastro

(D = 0.6 K)

Tabela 3.9 - Diagramas de radiação em montagem lateral (A = 3/4




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9.6.4 - Espaçamento de 20 X do mastro refletor

Com o espaçamento de 20 X o diagrama de radiação retorna a comportar-se como

omnidirecional, embora a influência do mastro ainda possa ser reconhecida entre

espaçamentos de 20-25 X.

Espaçamento

(A)

20 À

Diâmetro do Mastro

(D = 0.04 À)

Diâmetro do Mastro

(D = 0.6 À)

Tabela 4.9 - Diagramas de radiação em montagem lateral (A = 20 X)

9.7 - Torre entrelaçada

O diagrama de irradiação de uma antena omnidirecional com montagem lateral em

uma torre entrelaçada é muito mais difícil de ser determinado. Cada vértice da torre, as

abraçadeiras, as escadas existentes e o traçado dos cabos de alimentação podem

causam reflexões e risco de nulos inesperados no diagrama de radiação. Pequenos

espaçamentos, entre 1/4 X e 1/2 X, do vértice da torre em que a antena é montada

preserva melhores características de propagação. Contudo o formato principal do

diagrama, se compararmos ao modelo obtido com o uso do mastro cilíndrico,

apresentará certas irregularidades e descontinuidades.




9.8 - A Influência das reflexões em antenas painéis

Antenas tipo painel são classificadas no grupo das antenas diretivas, pois irradiam a

maior parte de sua energia na direção principal para onde estão apontadas. No

entanto, parte desta energia é disperçada nos lóbulos secundários laterais e traseiros.

Na montagem lateral em torres, ou mastros cilíndricos, as reflexões provenientes,

principalmente dos lóbulos traseiros, tem pouca influência no diagrama de radiação.

9.9 - Instalação de painéis em paredes (canto de edifícios)

A montagem de antenas no canto da fachada de edifícios, conforme representada na

figura (9.9), não é recomendado pelas seguintes razões:

• Os diagramas de radiação de ambas as antenas de Rx são encobertos pela

antena de Tx, visto que as três antenas estarem instaladas em planos distintos.

• As reflexões nas fachadas do edifício produzem diagramas de radiação desiguais

(Rx), cujo resultado afeta negativamente o rendimento da diversidade espacial

do sistema.

Vista Superior

Figura (9.9) - Montagem no canto de edifícios




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9.10 - Montagem em Paredes

Frequentemente a instalação de antenas em redes celulares é feita em fachadas de

edifícios, que muitas vezes não se adaptam à direção do azimute a ser coberto, A

correção na direção requer por parte dos instaladores adaptações que podem

influenciar significativamente no diagrama de radiação das antenas.

Podemos considerar as fachadas de edifícios como um plano amplo atrás das antenas

painéis que são iluminados por uma gama de radiação provenientes dos lóbulos

traseiros. O nível de energia refletido nesta superfície é considerável, cuja influência

não pode ser desprezada. A rotação da antena, aumenta ainda mais a energia

irradiada na direção da parede e por consequência as reflexões resultantes, conforme

ilustrado na figura (10.9).

Direção O

Fachada doEdifício

S= espaçamento da fachada do edifício.

Figura 10.9 -Vista superior da fachada de edifícios com antena direcional.

Ciente deste comportamento a KATHREIN realizou uma série de estudos baseados

em antenas painéis com diagramas horizontais de 65° e 105° variando as instalações em

função do espaçamento (S) da parede e do ângulo de azimute das antenas. O

resultados são apresentados nas páginas seguintes, nas tabelas (4.9, 5.9 e 6.9).




Direção 0°

l

| Fachada do Edifício

Painel 65C Painel 105C

Tabela (4.9) - Painéis em fachadas com azimute de 0°



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Direção 22,5C

[ Fachada do Edifício

CO Painel 65C Painel 105£

Tabela (5.9) - Painéis em fachadas com azimute de 22,5C


106KATHREIN MOBILCOM BRASIL LTDATEL (11) 5685 4290 Fax (11) 56854292 e-mail: [email protected]

SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA KHTHREinDireção 45C

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ij Fachada do Edifício

Painel 65e PaineM05c

Tabela (6,9) - Painéis em fachadas com azimute de 45C

Nestes estudos, a parede foi considerada como idealmente reflexiva, assim

como ocorre em situações reais onde concreto ou alumínio são utilizados

como revestimento de fachadas. Em paredes de tijolos o fator de reflexão

varia de acordo com a umidade, o que pode gerar ainda um outro tipo de

comportamento do diagrama de radiação da antena.




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9.10.1 - Conclusão - Instalação de painéis em paredes

De acordo com os cálculos, confirmados por medições práticas, os diagramas sofrem

maiores deformações com o incremento: 1) do espaçamento da fachada e 2) do

ângulo de azimute.

Critérios de instalação para antenas painéis em paredes:

• Reduzir ao mínimo o espaçamento entre antena / parede

• Evitar a rotação, se necessário manter abaixo de 20°.

9.11 - Influência de materiais x diagramas de radiação

Um aspecto interessante de ser investigado em instalações práticas é a questão do

comportamento dos diagramas de radiação quando há algum anteparo na frente da

antena. Muitas das vezes tal recurso é utilizado na tentativa de camuflar as antenas,

minimizando seu impacto visual no ambiente.

Para este estudo específico foi utilizado uma antena com as seguintes características

técnicas básicas:

Parâmetros Técnicos

Frequência de Operação

Polarização

Ganho

Diagrama de Vz Potência

Horizontal

Vertical

Tilt Elétrico

Isolação entre portas

VSWR

Valores

1 710- 1880 MHz

+45° / -45°

18dBi

65°

6,5°

2°

>30dB

<1,5

Tabela (7.9) - Principais características técnicas da antena sob investigação




Em uma primeira investigação a antena sob teste foi recoberta com os materiais mais

comumente encontrados nas instalações em geral, como: plásticos à base de PVC,

acrílico, vidro, fibra de vidro, madeira e gesso, sendo observado qual a atenuação do

nível de sinal de RF transmitido. Os resultados obtidos seguem sumarizados na tabela

(8.9). Plásticos à base de PVC, acrílico e fibra de vidro são os que apresentam melhor

desempenho à penetração de RF, o que era esperado visto o radome das próprias

antenas normalmente utilizarem PVC ou fibra de vidro. O vidro, por não possuir um

comportamento homogéneo em sua composição, atenua fortemente sinais de RF. A

madeira e placas de gesso, apresentam valores intermediários de redução dos níveis

de sinal, sendo uma função direta da espessura da amostra.

_ , - ; , Material sob Teste

Plástico à base de PVC - 5 mm

Plástico à base de PVC - 10 mm

Acrílico - 4 mm

Acrílico - 1 0 mm

Vidro - 5 mm

Fibra de Vidro - 2,5 mm

Madeira - 5 mm

Madeira - 20 mm

Placas de Gesso - 12 mm

Redução do Nível do

Sinal

0,3 dB

0,5 dB

0,5 dB

1,0 dB

2,8 dB

0,4 dB

0,5 dB

2,5 dB

1,1 dB

Tabela (8.9) - Amostras x Redução do nível de sinal

Em outra análise, as amostras de alguns destes materiais foram colocadas à prova,

variando se a distância entre a antena e a amostra, conforme sugere a figura (11.9).




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Material sob teste

G

Figura (11.9)- Antena sob teste

Utilizando equipamentos de análise de espectro de frequências observou-se a variação

do comportamento de dois parâmetros:

. VSWR

• Isolação entre portas (+45° / - 45°)

A antena do teste sem a presença dos materiais de amostra apresentou os seguintes

valores:

VSWR: < 1,28

Isolação entre portas (+45° / - 45o): 38,4 dB

Teste (1) - Material: Placa de Gesso40

15

10 20 30 40 50 60 70 SÓ 90 100 110 120 130 140 150 ISO

a (mm)

Isolação entre + 45% 45 VSWR

Figura (12.9) - Teste de desempenho x Placa de Gesso




Teste (2) - Material: Placa de Vidro40

10 20 30 40 50 SÓ 70 80 90 100 110 120 130 140 150

a (mm)

Isola cã o entre + 45% 45CVSWR

Figura (13.9) - Teste de desempenho x Placa de Vidro

Teste (3) - Material: Placa de Fibra de Vidro

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 130 130 140 150 160

15

Isola cã o entre + 45% 45° -«- VSWR

Figura (14.9) - Teste de desempenho x Fibra de Vidro



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9.12-Resultados

Assim como observado na redução do nível de RF, a fibra de vidro é o material que

menos interfere no comportamento da antena, mantendo o VSWR consistente e no pior

caso em 1,4, A isolação entre portas, embora tenha se degradado um pouco, ficou na

ordem de 32-33 dB, tendo somente entre a distância 10-30 mm sido inferior à 30 dB.

Novamente aqui o vidro foi o maior vilão no comportamento dos parâmetros

observados. O VSWR foi muito elevado, o que na prática impede a instalação da

antena nesta configuração. A isolação entre portas também teve uma degradação

muito acentuada, podendo gerar problemas na correlação do sinal. A placa de gesso,

pode ser empregada com alguma cautela, conforme sugere o gráfico. Até 100 mm de

distância tanto os valores de VSWR quanto de isolação estão nos limites mínimos -

entre 10-20 mm não é recomendado a instalação, visto os parâmetros serem muito

baixos. A partir de 100 mm de distância, o VSWR tende de se estabilizar em 1,4 e a

isolação acima de 30 dB, o que dá uma certa margem de segurança e estabilidade

para a configuração. Observamos que os resultados aqui apresentados podem ser

extrapolados com certas restrições, visto que são uma função direta das características

do tipo de antena empregada. Antenas de diferente frequência de operação podem

gerar diferentes comportamentos pois há diferença no tamanho do comprimento de

onda - lembrando que quanto maior a frequência de operação da antena menor o

comprimento de onda. Em linha gerais pode-se dizer que o material mais indicados

para aplicações de revestimento, ou camuflagem, são os à base de fibra de vidro. No

entanto, é sempre aconselhável fazer uma medida de campo onde será instalado o

conjunto, para que não haja problemas na operação da antena.



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Capítulo 10 - Compartilhando Redes

10.1 -Introdução

Os operadores celulares estão explorando cada vez mais o conceito de

compartilhamento afim de reduzir os custos de investimento necessários para a

implantação e manutenção de suas redes. A adoção deste modelo impõe desafios em

vários campos como: regulamentação, técnico, ambiental, político entre outros. Embora

alguns dos pontos sejam difíceis de serem contornados os benefícios alcançados são

notórios e há uma tendência natural da consolidação deste processo que pode ser

aplicado em diversos níveis, que vai desde a infraestrutura básica de instalação civil de

um site até a implantação de redes virtuais, onde o operador não é o proprietário da

rede física.

Como as redes estão em constante transformação devido aos mais diferentes fatores,

como aumento de tráfego, novas licenças de frequência, otimização do espectro etc...,

não existe um modelo único à ser aplicado, cabe às empresas avaliar a estratégia mais

adequada de compartilhamento a ser empregada em um determinado momento. A

KATHREIN vem investindo constantemente em pesquisa e desenvolvimento de

produtos inovadores nesta área, e vamos em seguida explorar uma série de soluções

técnicas que ilustram algumas das diversas possibilidades viáveis de compartilhar

redes.

10.2 - Nomenclatura x Aplicação

Não existe entre os fabricantes uma nomenclatura única, padrão, de como se designar

um determinado produto, o que pode tornar as coisas confusas. Por exemplo, todos os

componentes de divisão e ou combinação podem ser classificados genericamente

dentro da classe dos Combinadores. No entanto, há uma grande diferença entre um

Splitter e um Diplexer, por exemplo, conforme veremos à seguir. Na KATHREIN

adotamos a seguinte nomenclatura para a descrição destes componentes, conforme

a tabela (1.10).




MOBILCOM BRASIL

DesignaçãoKATHRE1N

Splliter

Tapper

AcopladoresHíbridos

Duplexer

Dual BandCombiner

Triple BandCombiner

Descrição

Divisor de PotênciaBalanceado

Divisor de PotênciaDesbalanceado

AcopladoresHíbridos

Duplexer

Diplexer

Triplexer

Frequência deOperação

* Banda Larga

* Banda Larga

* Banda Larga

** Banda Estreita

* Banda Larga

* Banda Larga

•ET Aplicação Típica B

divisão/combinação simétrica depotência.

divisão/combinação assimétrica depotência.

divisão simétrica, ou assimétrica, depotência, ou frequência.

divisão/combinação de Tx e Rx de ummesmo sistema.

divisão/combinação de bandas defrequência de pelo menos 2 sistemas.

divisão/combinação de bandas defrequência de pelo menos 3 sistemas.

Tabela (1.10) - Nomenclaturas de componentes de RF

* Classificamos um produto Banda Larga quando este opera em pelo menos duas bandas distintas.

** Classificamos um produto Banda Estreita quando este opera em apenas um sistema.

Todos os componentes apresentados na tabela acima são bidirecionais, ou seja,

permitem a divisão de potência e ou frequência em uma direção (Transmissor-Antena)

e a compõem, na direção contrária (Antena-Transmissor), conforme figura (1.10).

Antena Antena

Lado do do Tx:

Transmissor- Antena

1 7~*Tx2

2

LL1

3Rx,

Tx,

Lado do do Rx:

Antena - Transmissor

•U'Tx| JRx

Transmissor

Figura (1.10) - Componente genérico de divisão de RF.



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10.3 - Escolhendo os Equipamentos

10.3.1 -Splliters

Divisores de potência, ou Splitters, são componentes de RF bidirecionais

utilizados para a divisão/combinação simétrica de potência de um

determinado sinal. Normalmente são encontrados na relação de 1:2, 1:3 e

1:4, podendo ser utilizados em cascata entre eles para se atingir uma

divisão maior, por exemplo de 1:8, utilizando-se em conjunto: 1 x splitter de

1:2 e 1x splitter de 1:4. Devido a simetria, cada uma de suas portas apresenta a

mesma relação na divisão de potência do sinal, veja:

OdB *

lfe:,"í*-iimli,?*> 3dB

^ 3dBOdB ^

jff _ 4 '~5f>

ifS18

^ 4,7 dB

^ 4,7 dB

^ 4,7 dB

OdB ».

ê.ii£

»" í 5

^ 6dB^ 6dB^ 6dB^ 6dB

Splitter 1:2 Splitter 1:3 Splitter 1:4

Figura (2.10) - Splitters com diferentes divisões


Splitters Indoor/Outdoor: 737 303/...304/...3057...3067 3077...308

Splitters Indoor: 860 100177...0187...019


A relação apresentada em Decibel no esquemático pode ser também

interpretada em percentual onde, O dB = 100%; 3 dB = 50%; 4,7 dB = 33% e

6 dB = 25%.

10.3.1,1 - Como funciona?

Segue o esquemático do funcionamento de um Splitter, à qual vamos fazer uma

análise tanto do ponto de vista da Transmissão quanto da Recepção, veja:

Internet: http:77www.kathrein.com.br/



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Antena

í

AntenaA

25%Rx3 25%Rx2

Tx

í

50%Rx2

50%Rx3

Transmissor

Figura (3.10) - Esquemático de operação do Splitter.

Lado do Tx: O sinal de RF proveniente da porta 1 é igualmente dividido (50%) entre as

portas 2 e 3.

Lado do Rx: Devido à aspectos construtivos as portas 2 e 3 não estão casadas em 50

O. Como resultado, desta perda por descasamento, 25% do sinal é refletido tanto na

porta 2 quanto na 3. As portas 2 e 3 não são desacopladas (isoladas) e portanto 25%

do sinal proveniente da porta 2 é refletido para a porta 3, e vice versa. O restante, dos

50% de sinal de Rx das portas 2 e 3 é encaminhado para a porta 1, tendo sido dividido

pela metade. A rigor há ainda a Perda de Inserção, que normalmente para produtos de

boa qualidade giram em torno de 0,05 a 0,1 dB, e portanto podem ser desprezados na

prática. Da mesma forma, análise similar pode ser realizada para Splitters de 1:3 e 1:4.

CUIDADO

Splitters não são componentes apropriados para a junção de 2 ou mais

transmissores devido à falta de isolação entre suas portas. A sua

utilização para este fim poderá implicar desde o aumento do VSWR do

sistema até, em casos mais críticos, na queima dos transmissores.



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10.3.2-Tappers

Divisores de potência desbalanceados, ou Tappers, são componentes de RF

bidirecionais utilizados para a divisão/combinação assimétrica de potência de um

determinado sinal. Normalmente são encontrados na relação de 4:1, 10:1 e 32:1,

podendo ser utilizados em cascata entre si ou com outros componentes, como

Splitters por exemplo, para se conseguir uma divisão superior. Devido à assimétrica,

cada uma de suas portas apresentam relações diferenciadas de potência do sinal, veja:

0 >

4

1

^-1 dB

*-7dB

OdB »•

10

1

^ - 0,4 dB

*>-10,4dB

OdB >

15

1

+ - 0,4 dB

^-15,1 dB

Tapper 7.0/1.0 Tapper 10.4/0.4 Tapper 15.1/0.1

Figura (4.10) - Tappers com diferentes divisões


Tappers Indoor/Outdoor: K 63 23 60 67/...07/...57

Tappers Indoor: 860 10020/...0217...022


10.3.2.1 - Como funciona?

Segue abaixo o esquemático do funcionamento de um Tapper 10:1, à qual faremos

uma análise tanto do ponto de vista da Transmissão quanto da Recepção, veja:

Lado do Tx: O sinal de RF proveniente da porta 1 é dividido na relação de 10:1, (91%)

na porta 2 e (9%) na porta 3.




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Antena

Antena

9%Tx3

Rx2

Rx3

91%Tx2

f 8%Rx3

* 0.8%Rx2

83%Rx3 8.2%Rx2

91%Rx2Tx

9%Rx3.

Transmissor

Figura (5.10) - Esquemático de operação do tapper.

Lado do Rx: Devido a aspectos construtivos as portas 2 e 3 não estão casadas em 50

Q. Como resultado, desta perda por descasamento de impedâncias:

• 0,8% do sinal é refletido na porta 2, proveniente da Antena (porta 2)

• 83% do sinal é refletido na porta 3, proveniente da Antena (porta 3)

As portas 2 e 3 não são desacopladas (isoladas) e portanto:

• 8% do sinal proveniente da porta 3 é refletido na porta 2

• 8,2% do sinal proveniente da porta 2 é refletido na porta 3

O restante, do sinal de Rx das portas 2 e 3 é direcionado para a porta 1, tendo sido

dividido na relação de 10:1, sendo;

• 91 % proveniente da porta 2

• 9% proveniente da porta 3.

A rigor há ainda de se considerar a Perda de Inserção, que normalmente para

produtos de boa qualidade giram em torno de 0,05 a 0,1 dB, podendo assim serem

normalmente desprezados na análise.

Da mesma forma, análise similar pode ser realizada para Tappers com outras relações

de divisão.




10.3.3 - Tapper Ajustável

A KATHREIN, afim de flexibilizar a utilização destes tipos de componentes

desenvolveu uma linha de produtos com relação variável entre as portas, veja:

9

Entrada

Ajuste 5-15 dBP2/Pi(dB)

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

Relação deDivisão

Pi/P2(dB)

3.2

4

5

6,3

8

10

12.6

15.8

20

25.1

31.6

Atenuação porDivisão

Pentrada - PI(dB)-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.3

-0.2

-0.2

-0.1

Pentrada ~ Pa(dB)-6.2

-7.0

-7.8

-8.6

-9.5

-10.4

-11.3

-12.3

-13.2

-14.2

-15.1

Figura (6.10) - Tapper ajustável.

Com o Tapper Ajustável (5-15 dB) é possível conseguirmos além das relações

clássicas de divisão normalmente encontradas (4:1; 10:1 e 32:1) e apontadas na tabela

acima, uma variedade considerável de relações que podem auxiliar no balanceamento

do sinal. Em cobertura de sites indoor de grande extensão, é recomendável que pelo

menos nos nós centrais de distribuição sejam utilizados Tappers ajustáveis, pois se

necessário, pode-se facilmente ajustar a distribuição do sinal variando a relação sem

que seja necessário a substituição do componente.


Tappers Ajustáveis: K 63 23 60 01 / 860 10023




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10.3.4 - Acopladores Híbridos

São divisores de potência ou frequência bidirecionais utilizados para a

divisão/combinação simétrica ou assimétrica de um determinado sinal.

Normalmente são encontrados em uma relação balanceada de 2:2 ou

4:4, sendo a versão 4:4 a cascata de 2x 2:2. Existem outras relações

de divisão desbalanceadas, como por exemplo: 4,7 dB, 6 dB, 7 dB e 10 dB.


Acopladores de 3 dB: 793 506/...006/ ...554



Segue abaixo o esquemático do funcionamento de um Acoplador Híbrido de 3 dB, à

qual faremos uma análise tanto do ponto de vista da Transmissão quanto da

Recepção, considerando-se sua aplicação mais comum, que é a junção de dois sinais

de transmissão para uma saída única em uma antena, veja:

Lado do Tx:Antena

Tx150%Tx4

50%Tx1 l

50%Tx4 |

1 3

Y Y

In '^ j„,,! r!

i *l n j\,j_ 2 4

J tr,

120

Carga 50 Q

Figura (7.10) - Esquemático de operação de Acopladores no Tx.



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Neste exemplo foram transmitidos dois sinais de RF distintos, nas portas 1 e 4 do

acoplador híbrido de 3 dB. O sinal transmitido na porta 1 é dividido igualmente entre as

portas 2 e 3, sendo portanto 50% dissipado na carga ohm iça e 50% direcionado para a

antena. De forma análoga 50% do sinal transmitido na porta 4 é direcionado para a

carga, na porta 2 e 50% para a antena na porta 3. Devido às suas características

construtivas as portas 1 e 4 e 2 e 3 estão desacopladas (isoladas) permitindo portanto

a passagem dos sinais de RF de dois transmissores distintos.

Observem no gráfico abaixo que a isolação entre os dois transmissores está

diretamente relacionada com a carga ohm iça empregada. Produtos de baixa qualidade

ou desgastados poderão aumentar o VSWR e diminuir a isolação entre as portas.

"*Tvoo

"õw

25

20

15

1.0 1.5 2.0

VSWR em 4(com Carga 50 Q em 2)

Figura (8. 1 0) - VSWR x Isolação.

10,3.4.2 - Como dimensionar a potência da carga ôhmica?

Conforme mencionamos a carga ôhmica empregada nesta aplicação tem um caráter

importante, tanto na dissipação de parte do sinal transmitido quanto na isolação. É

recomendável portanto que a mesma seja de alto desempenho e dimensionada

corretamente para a aplicação de interesse. Este cálculo deve ser realizado da

seguinte forma:

Potência Mínima Carga(W) = Potência Txi_ + Potência

2Internet: http://www.kathrein.com.br/ .



F2 Down j/N/ pá DOWN from 950,0 to 955.6 MHz. F1 Fixed at 935.0 MHz

F1 Up /V p-] UP from 935.0 to 937.4 MH2. F2 F ixed at 980.0 MHz

" IWl O V E R L O A D * í910.0 MHz -112.4 dBc910.0 MHz -112.4 dBc

— --„ 43JJ ,l ., P.,., o.,o« ,,4, |

CJ 4Z.O i

3-íS Cro?!cr 793SOS «05 SSO HHt Csmcr jn P2x SOOíira Cabia Abserbcr Psjrlj 3 and 4 PRIMT |F2) |

t Plot II Cias» (ESC) |

Figura (11.10)- Valores típicos de (lM ) medidos.

Um outro tipo de Acoplador Híbrido é o 4x4, conforme mostrado na figura (12.10).

t t í í

i ~~jr~~7, i~

t t í íFigura (12.10) - Esquemático de operação Acoplador 4x4.

Em função da ligação em cascata existente entre os dois pares de Acopladores de 3

dB, valores típicos esperados da divisão associados à perdas de inserção são de 6 ±

0,5 dB.


Acopladores Híbridos 4:4: 782 10532 e 782 10203




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10.3,5 - Combinadores 2:1 (Acopladores Híbridos Otimizados)

Uma das formas encontradas pela KATHREIN na otimização do

desempenho de Acopladores Híbridos de 3 dB foi através da

substituição da Carga Ôhmica padrão de 50Q, por um elemento

de absorção mais eficiente sendo este acoplado diretamente ao

corpo do próprio componente. Desta forma, além de eliminarmos a

variável da flutuação da impedância e consequente diminuição da isolação, em função

da qualidade da carga externa, ainda houve melhora significativa da qualidade do sinal,

IM3> -160 dBc, conforme as medições apresentadas na figura (13,10).

11f1 3/2008

F2 Down /V F2 DOWN from 960.0 to 956.0 MHz. F1 Fixed at 935.0 MH2

F1 UP j^V F1 UP from 935,0 to 937.0 MHz. F2 Fixed at 950.0 MHi

-IO°-P.,Í. TM '

-120- -

^ lTJ

-*

*.,». \

-180- •

^ , — "" '~ —

X910.0 MHz -171,2 dB^*V. 910.0 MHz -169.9 dBc

1

HEB

)

9100 9190Frequsncy, MHz

HF p,™», OI.IOÍI I"l 1 ^_ JScnjl CEÍ4inm6 f IIOIO |F3) ]( PR1KT (F2) j«| «JSfflmpppon: | Rjtotpiot |[ cioso (ESC) j

Figura (13.10) - Medições de IM3 nos acopladores 2:1.


Combinadores 2:1: 782 10500 e 782 10502





Estes componentes são denominados pela KATHREIN como Combinadores 2:1 e

apresentam portanto melhores níveis de llVb quando comparado com os valores

médios de IM3 « -110 dBc, conforme já discutidos anteriormente.

Tx1/Tse2/Rx1/Rx2

^ J-'

i ri *

, | 3 dB Coupler

lCanga F

n!

_ -.\lit- |

lllll

l

Tx1/Rx1

Figura (14.10) -Aspectos construtivos (DC by pass).

No esquemático apresentado na figura (14.10), ambas as portas do Acoplador 2:1 são

DC/AISG by pass, permitindo assim a alimentação em corrente contínua de

componentes ativos como o controle remoto das antenas (Sistema RET) ou DTIWVs.

Se for necessário o corte da corrente em uma das portas, ou na porta comum, é

possível a colocação de bloqueadores de corrente (DC Stop) ligados diretamente na

porta de interesse.

Observem na tabela (2.10), que a posição de instalação deste componente altera sua

potência nominal de operação, sem a necessidade de qualquer sistema de

resfriamento adicional.

Máxima

Temperatura

Ambiente

+ 55° C

+ 40° C

+ 25° C

Montagem Horizontal

Sí_z * , ,'•: , , • 's?í 3i

«fe =s*^ • Z -»~. j£2s

0311

60 W

70 W

75 W

Montagem Vertical

a S

filf çs

4

a

a

ín t?70 W

80 W

85 W

Tabela (2.10) - Posição x Potência máxima de entrada por porta.



KnTHREIfl SISTEMAS IRRADIANTES MOVEIS - TEORIA E PRATICA

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10,3.6 - Duplexadores

Os Duplexadores são componentes de RF bidirecionais'

Pass'vos utilizados para a divisão/combinação dos sinais de

Transmissão (Tx) e Recepção (Rx) em uma saída comum.

Cada lado do duplexador é composto fisicamente de dois filtros de passagem

sintonizados para as frequências de interesse, O número de cavidades ressonantes

está diretamente relacionado com o a isolação, quanto maior a isolação necessária,

maior o número de cavidades ressonantes.

l URx Antena

m"D

O"CO

c0)

O

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

7

835-851

L

880 - 896=»

L\

CQ"D

O«CU"

815 825 835 845 855 865 875 885 895 905 915

Frequência / MHz

u

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

50

//

,-

835-

— -x

851

S5i

/

88

""" — -. ,

3 - 896' *T

V

T

815 825 835 845 855 865 875 885 885 905 915

Frequência / MHz

Figura (15,10) - Duplexador 850 MHz aberto e suas curvas de resposta




Os Duplexadores desenvolvidos pela KATHREIN, para os mais diversos sistemas

como:

Banda A (850 MHz)

Banda B (850 MHz)

900 MHz

1800 MHz

1900 MHz

21 00 MHz

Up-Link

824-835

845-846,5

835-845

846,5-849

890-915

1710-1785

1850-1910

1920-1980

Down-Link *-

869-880

890-891,5

880-890

891,5-894

935-960

1805-1880

1930-1990

2110-2170

Tabela (3.10) - Duplexadores para diferentes sistemas

possuem excelentes níveis de isolação entre os sinais de Tx e Rx (~ 70-90 dB). Os

duplexadores apresentam portabilidade para diferentes sistemas que operam dentro da

mesma banda de frequências, por exemplo, um duplexador utilizado dento do sistema

CDMA 850 MHz poderá ser utilizado também no GSM 850 MHz.

Sua principal utilização está associada à junção de sinais Tx e Rx na mesma antena.

Ao longo do desenvolvimento do sistema celular, um dos primeiros estágios evolutivos

de redes foi a duplexação de antenas de polarização vertical eliminando assim 3

antenas das torres.

Sistema de DuplexaçãoSite Duplexado 2 Antenas

Vpol / Setor

Figura (16.10) - Sistema de Duplexação desenvolvido pela KATHREIN



KdTHREin SISTEMAS IRRADIANTES MOVEIS - TEORIA E PRATICA

MOBILCOM BRASIL

Posteriormente estes foram integrados a ERB, sendo atualmente encontrados em

ambas as portas de RF de cada setor, conforme ilustrado abaixo.

Tx+ Rx

Tx+ Rx

Rx

Rx

Setor a

Setor p

^ TV 0.

1

Setor x, * Tv4-

Figura (17.10) - Duplexadores Integrados à ERB

10,3,7 - Combinadores Multibanda

Combinadores multibanda são componentes de RF bidirecionais de baixa perda

utilizados para a divisão / combinação de duas ou mais bandas de frequências

distintas. Se esta combinação for de:

- 2 # bandas distintas = São denominados Diplexers (Dual Band Combiners)

- 3 # bandas distintas = São denominados Triplexers (Triple Band Combiners)

-A# bandas distintas = São denominados Quadriplexers(Quad Band Combiners)

Há ainda a possibilidade do cascateamento destes componentes passivos atingindo-se

assim verdadeiros sistemas Multibandas, muito utilizados atualmente em instalações

indoor de grande porte, como aeroportos, metros, shopping centers entre outros.


Um combinador multibanda portanto é uma junção de dois ou mais filtros passa banda

ligados à uma porta comum, conforme representado na figura (18.10).




Diplexer Triplexer

Figura (18,10) - Esquemático de operação de diplexers e triplexers

Os fabricantes normalmente desenvolvem estes produtos em banda larga baseados

nos principais padrões wireless existentes, afim de flexibilizar as possibilidades de sua

utilização. Vejam os seguintes exemplos:

806-960 1710-2170

806-1880 1920-2170

1710-1880 1920-2170

Figura (19.10) - Exemplos de diferentes diplexers

Diplexer(1): Porta 1 = 806-960 / Porta 2 = 1710-2170

Diplexer(2): Porta 1 = 806-1880 / Porta 2 = 1920-2170

Diplexer(S): Porta 1 = 1710-1880 / Porta 2 = 1920-2170

Entre os exemplos acima é muito mais simples o desenvolvimento do Diplexer (1) em

relação aos outros dois, principalmente no que se refere à isolação. No primeiro tipo há

uma separação (Banda de Guarda) de 750 MHz, com um valor médio de 50 dB de

isolação entre as portas. Para os outros dois tipos, há apenas 40 MHz de separação

para se obter o mesmo valor médio objetivo de 50 dB de isolação, o que portanto torna

este desenvolvimento mais complexo e o custo do produto mais elevado.



HnTHREIH SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRATICA

MOBILCOM BRASIL

10.3.7.2 - Combinadores Multibanda: Simples ou Duplos?

Há disponível no mercado Combinadores Multibanda nas versões Simples ou Dupla,

sendo estes conectados mecanicamente através de parafusos de fixação, mas estando

eletricamente isolados, conforme figura (20.10).

Figura (20.10) - Combinadores simples e duplos

10.3.8 - Dual Band Combiners (Diplexers)

Analogamente à importância dos Duplexadores na evolução das

redes celulares, os Diplexers podem ser considerados atualmente

como um dos principais elementos na popularização do

compartilhamento de redes wireless, pois possuem:

• Baixo custo, são fabricados em pastilhas de circuito impresso de alto

desempenho que suportam potências da ordem de até 500 W/ porta.

• Instalação rápida e fácil, propiciando compartilhamento dos cabos RF

• Alta isolação entre as bandas: Valores típicos da ordem: 50 a 60 dB

• Baixa perda de inserção, valores típicos da ordem: 0,1-0,3 dB.

Correlação entre a Perda de Inserção em (dB) versus (%):

Perda de Inserção (dB)

Perda (%)

30

99,9

10

90

3

50

1

20

0,5

10

0,3

6

0,1

2




Portal

Porta2

Portas

g ^ °o 10

& 20CO3 30CW 40

** 50

60

70r

80

SÓ

100

rtal < > PortaS Porta 2 < > PortaS

\\

i

\

70-9

\

VV

50

/

\

/

/7

\Y/ \

//

\vv \I

17

/

'

10-2

\

70

X,"s.

\\

/

/

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

Frequência 7 MHz >

Figura (21.10) - Diplexer e sua curva típica de resposta em frequência.


Diplexers: 793 532A..533/782 10248/...249/...250/...251/...2787...2797...3057...306

782 106207...6217..,6227...6237...6247...6257...8007...8037...804


10.3.8.1 - Especificando Diplexers: Com ou Sem DC/AISG Stop?

Atualmente devido à necessidade crescente da alimentação de componentes ativos no

sistema irradiante, por exemplo sistema RET ou DTIVWs, torna-se comum a presença

de Corrente Contínua (DC) nos cabos de alimentação. Portanto é necessário uma

análise detalhada deste para o dimencionamento adequado de seus componentes.

Vide abaixo a representação esquemática de um mesmo tipo de diplexer no qual, um

dos modelos apresenta DC/AISG By Pass em ambas as portas enquanto que o

segundo modelo tem um DC/AISG Stop integrado em sua porta baixa (470-960 MHz).

DC/AISG, Stop

i i

Portal470-960

l

APorta 2

1710-2170Portal470 - 960

Porta 21710-2170

Figura (22.10) - Diplexers com e sem DC/AISG Stop.




MOBILCOM BRASIL

10.3.8.2 - Prós e Contras na utilização de DC/AISG Stop

A principal vantagem na utilização de Diplexers com bloqueadores integrados

(DC/AISG Stop) está na redução da perda de inserção e eliminação de problemas

associados à instalação. Por outro lado o uso de bloqueadores (DC/AISG Stop)

externos flexibilizam as instalações, pois podem a qualquer momento serem colocados

ou retirados do sistema irradiante. No esquemático abaixo o bloqueador (DC/AISG

Stop) pode ser inserido em qualquer uma das portas (1,2 ou 3), tendo os seguintes

efeitos, colocado:

na Porta 1 = Bloqueio DC/AISG entre Porta 1 / Porta 3

na Porta 2 = Bloqueio DC/AISG entre Porta 2 / Porta 3

na PortaS = Bloqueio DC/AISG entre:Portal / PortaS e Porta 2 / Porta 3

Obs: Neste caso as portas 1 e 2 não estão bloqueadas.

Portas

Portal470 - 960

Porta21710-2170

DC/AISGStop

Figura (23.10) - Diferentes posições de colocação de DC/AISG Stop

IMPORTANTE

Os Bloqueadores de Corrente (DC/AISG Stop) possuem um sentido

único de instalação, sendo transparentes à passagem de frequências a

que foram projetados. Portanto não inverta sua montagem se necessitar

alterar sua conectorização!.




10.3.9 - Combinadores Integrados

A KATHREIN, explorando todas as possibilidades e benefícios do uso de

combinadores vem integrando estes componentes com nossas Antenas e DTIVWs,

flexibilizando assim o compartilhamento de sites.

Antenas com Diplexer Integrado


Antenas: 742 2227.. .2237... 224 / ...225


1710-2180-45°

824-960-45°

824-960+45°

1710-2180+45°

DTMA com Diplexers Integrados

K» MUI 1800MH2 1800 J fiz 800 «Hz

Aat 1 Anu

Figura (24.10) - Linha de Antenas e DTMA's integrados com diplexers.Vide Especificações Técnicas

Antenas: 782 10406 7... 652 7..65S





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10,3,10 - Triple Band Combiners (Triplexers)

Os triplexers são compostos de três filtros passa banda, tendo o mesmo princípio

construtivo dos Diplexers. Portanto, as análise anteriores são válidas aqui da mesma

forma.

Porta 4 Porta 4

éi 4=i %

Y: r

APortal380-960

JL

T!1

_L%

~i r

l-Porta 2710-1880

JLj

T_

1

" L ! i— i — i i^ i i00 i i4= i i

i rPorta 3 F920-2170 3

_L%

TA ~

ortal30-960

— i-isT H

DgA

l56B

naa

\- ±

'•so

-T" A " A

Porta 2 Porta:1710-1880 1920-217

Figura (25.10) - Esquemático de operação de triplexers.

Atualmente estes componentes desenvolvidos para o mercado celular estão operando

nas frequências de 470-960 /1710-1880 /1920-2170 MHz.

;1Vide Especificações Técnicas

Triplexers: 782 10630/...631/...632/...633


10.4 - Estudo de Casos

Agora que já realizamos uma análise isolada dos principais componentes de RF

empregados em compartilhamento de sites, vamos à seguir discutir algumas soluções.

10.4.1 - (1°) Caso - Descrição

Considerando-se o espectro de frequências no Brasil foi alocado para os operadores

de GSM 900 MHz quatro sub bandas de 2,5 MHz, que no caso em questão está

alocada em: Up link = 907,5-910 MHz / Down link = 952,5-960 MHz. Em um primeiro

momento este operador implementou um site de GSM 900. Posteriormente, este

mesmo operador pretende expandir sua rede agora com um sistema em WCDMA 850


134KATHREIN MOBILCOM BRASIL LTDATEL. (11) 5685 4290 Fax (11) 5685 4292 e-mail: [email protected],br


MHz e pretende compartilhar o site com estes dois sistemas, qual a melhor

alternativa?.

Xpol 806-960 MHz

Tx/Rx Tx/RdvBTS

GSM 900

X

X

DL = -0,5dBUL = -0,5dB

DL = -3dBUL = -3dB

Tx/Rx Tx/RdvBTS

GSM 900

Tx/Rx Tx/RdvBTS

WCDMA 850

(a) (b)

Figura (26,10) - Diferentes formas de se realiazar o compartilhamento

Solução:

Neste caso a solução mais trivial seria a utilização de Acopladores Híbrido de 3dB,

conforme ilustrado na figura (26.10-a). Porém, há de se considerar o impacto da perda de 3

dB devido à divisão. Como alternativa, e afim de minimizar estas elevadas perdas, a

KATHREIN desenvolveu um Diplexer de Cavidade (824-894/907,5-960 MHz) de baixa

perda de inserção (< 0,5 dB) e alta Isolaçâo (> 70 dB), conforme a figura (26.10-b). A antena,

pode operar os dois sistemas simultaneamente sem problemas, pois trabalha em

banda larga, 806-960 MHz. Pode existir algum compromisso na cobertura entre os

sistemas GSM 9007 WCDMA 850 visto que o azimute e ajuste de tilt elétrico ser o

mesmo para ambos os sistemas, mas este é um fator inerente ao compartilhamento de

antenas!




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10.4.2 - (2°) Caso - Descrição

Inicialmente este operador implementou um site de GSM 1800 e o mesmo possuía

TMA's instalados, onde sua alimentação e controle era realizada isoladamente em

cada um dos cabos de alimentação. Posteriormente, este operador expandiu sua rede

agora com um sistema em WCDMA 850 MHz e pretende compartilhar o site. No

WCDMA 850 será utilizado o sistema RET, e as antenas serão instaladas

isoladamente conforme a figura (27.10).

ANTENA

GSM 1800 MHz

X

x

TMA,

tÍTMA1

*

tíTMAI

ttTMA2

ANTENA ANTENA

GSM 1800 MHz WCDMA850MH2

X

xxx

TMA,

Tx/RxTxRdv ^

* BTS f!

WCDMA 850 l

(a) (b)

Figura (27.10) - Esquemático de implantação.


136KATHREIN MOB1LCOM BRASIL LTDATEL. (11) 5685 4290 Fax (11) 5685 4292 e-mail: [email protected]

SISTEMAS IRRADIANTES MOVEIS - TEORIA E PRATICA HflTHREinMOBILCOM BRASIL

A figura (27.10-a) representa o site original, somente com o GSM 1800, com TMA's

instalados.Na figura (27.10-b) o sistema foi compartilhado, integrando-se o WCDMA 850 ao

sistema irradiante. Considerando-se que os diplexers instalados são DC/AISG By Pass

em ambas as suas portas e que há correntes de alimentação e sinalização para os

TMA's de 1800 então é necessário a colocação de bloqueadores de corrente (DC/AISG

Stop) ao longo do sistema irradiante. Observe que se não for inserido no sistema o

bloqueador de corrente na porta alta do diplexer inferior poderá ocorrer um refluxo de

corrente proveniente da BTS de GSM 1800 para a BTS 850 e além disto, devido a

divisão da corrente no diplexer provavelmente haverá um alarme de falta de

alimentação no TMA1. Análise similar devem ser realizadas para os demais diplexers.

Seguindo estas diretrizes é possível o compartilhamento do site, mas devido a

presença dos bloqueadores de corrente torna-se mais complexo a alimentação do

sistema RET das antenas. Como resolver?

Soluçãod): ANTENA ANTENA

GSM 1800 MHz WCDMA850 MHz

TMA,

tínviA

xx

xx

i ^— É Dl s . 64U

DCfn>pTVlA2 |

Diplexer

Bypass

i —Diplexer

Bypass

tíTMAI ttTMA2

tírMAI

Diplexer

Bypass

Diplexer

Sypass

ÍDCSTP J

ri><L^fn* A O " | —r- VÍTMA2

"JRCU

OSTP

J í RET

;__ Já f azo>BI- -^ papel de DC

Stop!TxjRxTx/TUIw > TxRxTx/Rdv T|

BTS |T BTS í£§

GSM 1800 | WCDMA 850 |

Figura (28.10) - Esquemático de implantação com cabo RET.Internet: http://www.kathrein.com.br/



MOBILCOM BRASIL

Uma das possíveis alternativas seria a ligação direta de um cabo RET da BTS 850 até

o topo da torre para a conexão do RCU (Remote Control Unit). Neste caso é

necessário a inclusão no sistema irradiante de um SBT(Smart Bias Tee) que é

elemento responsável por drenar e corrente DC e sinalização do cabo de RF e injetar

os mesmos no cabo do RET. Como o SBT já faz o papel de bloqueador DC, então

nesta configuração pode-se retirar o DC/AISG Stop inserido anteriormente, vide

figura (27,10-b). O ponto negativo nesta configuração está na instalação de um cabo adicional,

do RET, que deverá ser aterrado instalado na torre etc... , conforme Solução(1).

Solução(2):

ANTENA ANTENA

GSM1800MHZ WCDMA850 MHz

Tx/RxTx/Rdv

BTS

WCDMA 850

Alimentaçãovia apenasum ramo!

RET

Figura (29.10) - Esquemático de implantação com DTMA's




Outra possibilidade seria a substituição dos dois TMA de GSM 1800 por DTMA's

(Double TMA's) mais modernos que normalmente são alimentados por apenas uma de

suas portas, podendo ainda serem cascateados para a alimentação de demais

componentes no topo da torre, como DTMA's dos demais setores ou as RClTs. Nesta

nova configuração foi possível rearranjar a distribuição das correntes nos cabos de

alimentação tornado o sistema irradiante mais limpo", conforme Solução(2).

Solução(2):Variante

ANTENA

WCDMA850MHZ

ANTENA

GSM1800MHZ

Cascata parademais setores

Tx/RxTx/Rdv

BTS

WCDMA 850

Alimentaçãovia apenasum ramo!

Alimentaçãoe Bias Teeintegrado

Figura (30.10) - Esquemático de implantação com DTMA's nos dois sistemas.

Se no futuro for necessário a inclusão de um DTMA adicional para o WCDMA 850

MHz, sua instalação é simples sem na necessidade de adequação adicionais no

sistema irradiante, conforme solução (2) variante.




MOBILCOM BRASIL

10.5 - Exemplos - Sites CompartilhadosAplicação (01)

Site Indoor Compartilhado - Multibanda




10,5.2-Aplicação (02)

Site Compartilhado - GSM 900 / GSM 1800 / WCDMA 2100 MHz

Configuração para 1 Setor

XXXPol 800 10290 Triple Band

TRIPLE-SANDCOMSINER

GSM 900/1800 /UMTS

2 x 793 632 (single unit)or

1 x 793 633 (double unit)

TRIPLE-8ANDCOMBINER

GSM 900/1800 /UMTS

TRIPLE-BANDCOMBINER

GSM 900/1600/UMTS

P«11 P«I2 Pai 3



TRIPLE-BANDCOMBINER

GSM 900/1 SOO/UMTS

Podi Port 3 Pon 3




MOBILCOM BRASIL

10.5.3-Aplicação (03)

Site Compartilhado - GSM 900 / GSM 1800


XXPol 742 223 Dual Band

2 x 793 532 (single unit)

or1 x 793 533 (double unit)



SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA KFITHREm


Site Compartilhado - GSM 900 / WCDMA 2100

MOBILCOM BRASIL



GSM 900

824-960 MHz

DC stop793 301

824-960 MHz+45°

DC cable

1710-2170 MHH-45°

DC powerSplitter

860 10002

Toe cable . Fí

GSM 1800UMTS

1710-2170 MHz+45"

DC cable

Smart Blas Tee782 10254

Dual-SandCombiner

GSM 900 / UMTS


or

1 x 793 533 (double unlt)

DC stop793 301



Smart Bias Tee782 10253

Dual-BandCombiner

GSM 900/UMTS

ccu



HRTHREin SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRATICA

MOBILCOM BRASIL10.5.5-Aplicação (05)

Site Compartilhado - GSM 900 / GSM 1800



GSM 900 GSM 1800UMTS

Pom Port2

DUAL-BANDCOMBINER

GSM 900/(1800 +UMTS)

Port3

_QCDO

PortS

DUAL-BANDCOMBINER

GSM 900 / (1800 +UMTS)

Portl Port2

2 x 793 532 (single unlt)or


2 x 793 532 (single unlt)or




SISTEMAS IRRADIANTES MOVEIS - TEORIA E PRÁTICA HHTHREinMOBILCOM BRASIL


Site Compartilhado - CDMA 850 / GSM 900 / GSM 1800



2x78210250(singleunit)or



1x78210251 (double unit)

824 - 880 MHz 890 - 960 MHz 1710-1880 MHz





Site Compartilhado - GSM 1800 / WCDMA 2100


XXPol 742 236

1710- 2180 MHz^t5°

l

1710-2180 MHz-45°

~ J

1710 -2180 MHz-45°

1710-2180 MHz-45°

l

l

Smart Blas-Tee r "-"Ti782 10253

ccu

2x782 10622(singleunit)or

1 x 782 10623(doubleunit)


x78210623(doubleunit)





Site Compartilhado - Multibanda


XXPol 742 223

, r~-ccu





Site Compartilhado - GSM 900 / GSM 1800 / WCDMA 2100


XXPol 742 265

824-960 MHz-45°

824-960 MHz+45°

1710-2170 MHz-45°

GSM 1800UMTS

1710-2170 MHz+45°

Port 1 Port 2 Port 1 Port 2

DUAL-BAND o ~ 700 coo /c-i,,,-!,, ,î»\ DUAL-BANDCOMBINER 2 X 793 532 (Sln9'e UPlt) COMBINER

GSM 9007(1800 + UMTS) Or GSM 900 / (1800 + UMTS)

Port 3 1 x 793 533 (double unit) porl3

o>-Q(0o(D

T3

LL

0).Q03O

03-o0)0)U-

Port 4 Port 4

TRIPLE-BAND p y 7RO infi^fi ("íinnlp unit^ TRIPLE-BAND

GSM 900 / 1 800 / UMTS Or GSM 900 / 1 800 / UMTS

PO,,, Port2 Ports 1x782 10631 (double unit) Port1 Port2 Port3

i

lL_





Site Compartilhado - GSM 1800 / WCDM A 2100


XXPol 742 352


1 x 782 10621 (doubleunit)

DC cable

2 x DC-Stop 793 301


1 x 782 10621 (double unlt)

X~| 2 x Bias-Tee 793 304l DC cable




MOBILCOM BRASIL10.5.11 -Aplicação (11)

Site Compartilhado - GSM 900 / GSM 1800 /WCDMA 2100


XPol 800 10305 XPOI742215 XPol 742 213

GSM 900 GSM 1800 UMTS

806 -960 MHz 806 -960 MHz 1 1710-2170 MHz 1

-45' *45' ! -45-710 -2170 MHz 1710 -2170 MHz 1710 -2170 MHz

•M5" -45' *45'

T,,** ,.,«, „.„* ,,,J | !..«.«

RCU RCU | | RCU

— l — ' — l — J_ _L ^n —

l

\ /

l 1 I 1 H

^í 1 \ ££

" ^DCpower 1 VW WX Spllller | \/ V/ \ 860 10002 j

l l i Double TMAPW1 Port2 Poni Portj UMTS

Dual-Band Dual-Band 782 10153 (12 dB)Combiner Combiner !

GSM 900 /GSM 1800 GSM 900/1800 |_ DC cable

Port 3 Port 3

CD.Q

SCD

T5CDCD

U_


or


CDJZI

SCD

"OCDCD

U_


or


CDJDCOO

CD"0CDCD

U_

Port3 Port3

Dual-Band Dual-BandCombiner Combiner

GSM 900 /GSM 1800 GSM 900 / GSM 1800

Port 1 Port 2 Port 1 Port 2

Smart Bias TeeNX 782 10253 r

J

CDX)COO

O•o0)CDU-

F^ •• ^TR I JU^RJ*I ^2sH

DC cable _ _ . .

ifcj

HHIJI Hiiiiji ^mu i^sJTsooB •G^^sooB By^reB

Internet: http://www.kathrein.corn.br/


SISTEMAS IRRADIANTES MÓVEIS - TEORIA E PRÁTICA KdTHREinMOBILCOM BRASIL


Site Compartilhado - Multibanda


XXXPol 800 10290

2 x 78210630 (single unit)or

1x778210631 (double unlt)

2 x 78210630 (single unit)or

1x778210631 (double unit)

r_ _

Operator 2

UtafcM

Operator 2 Operator 2





Site Compartilhado - GSM 900 / GSM 1800 / WCDMA 2100


XXXPol 800 10291

806 -960 MHz 806 -960 MHz-45 +45°

1710 -2170 MHz-45°

1710-2170MHZ ' • • ' • - 1710-2170MHZ 1710-2170MHz+45° -45° +45°

Tx/Rx Tx/Rxdlv . Tx/Ftx . Tx/Rxdlv

RCU RCU RCU

S l v"õ DoubleTMA • DoubleTMA•E GSM 1800 i UMTSô 782 10555 (12 dB) j 782 10153 (12 dB)

l |l— __ — _._ — —l l

l_ _l L _

ocstop rJn793301 l J |

"" TOPuÂNoT 2 x 782 1 0630 (single unit) ™ !WÂNDP"1'

"•. COMBINER rf'" _, COMBINER900/1800 /UMTS ul 900 / 1800 /UMTS

Pon4 1 x 782 10631 (double unit) PW4

i ' . "

Feed

er c

able

CO CO l -ffl (D —

CDXIcooi__CD

T3CDCD

U_

Smart Blas-Tee

orr_ 782 10453

f? f? 1w N • 'P°"4 2 x 782 10630 (single unit) . ÍPor14

v_, ^ w -* TRIPLE-BAND . " " TRIPLE-BAND- COMBINER Or COMBINER

__. , 900/1800/UMTS " 900/ 1800/UMTSccu 1 x 782 10631 (double unit)

Port 1 Fort 2 Port 3 x ' Port 1 Pwl 2 Port 3

l 1lT|/g||yj |TjjVg^ • iTs^te^^^Tj^RííSvj pT..B.j|||y|T,JBjrti..i

^HBTSJIHE B IB BBrçB•fe. ^Ê teB 1 ' KqaipM*' my^^^j^


152KATHREIN MOBILCOM BRASIL LTDATEL. (11) 56854290 Fax (11) 56854292 e-maii: [email protected]

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