Druhy antén mobilních sítí: co nám visí nad hlavou?

Antény mobilních sítí GSM se sice zdají být jedna jako druhá, přesto se však liší: charakteristikou, umístěním nebo třeba výkonem. Podívejte se, jak jednotlivé typy vypadají a jak je rozeznat.
Druhy antén mobilních sítí: co nám visí nad hlavou?

Jedno ze základních rozdělení antén GSM je určeno vyzařovací charakteristikou, tedy v podstatě směrem, kterým anténa vysílá elektromagnetické vlny. Podle tohoto základního kritéria se antény dělí na směrové a všesměrové.

Jak vyplývá z názvu, antény směrové (anglicky directional) mají jeden směr vyzařování s definovanou úhlovou šířkou. Pro jednoduchou představu má hlavní směr záření zhruba tvar kužele a úhlová šířka se určuje pomocí vodorovného a svislého řezu. Úhlová šířka vyzařování je dána konstrukcí antény a při plánování sítě se volí podle potřeby tak, aby anténa svým signálem pokryla požadovanou výseč buňky, odborně sektor.

Naproti tomu všesměrové antény (anglicky omnidirectional, česky slangově omni-antény) vyzařují v horizontální rovině ve všech směrech (teoreticky) se stejnou intenzitou. V reálné situaci tomu tak vždy být nemusí, vyzařovací charakteristika může být ovlivněna okolními objekty (např. samotným systémem upevnění antény). Typické použití všesměrových antén je při pokrývání rozlehlejších oblastí s nižší hustotou uživatelů nebo pro realizaci překryvných deštníkových buněk.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Různé typy antén

V jiném úhlu pohledu je možné antény rozdělit podle místa, kam mají být montovány, na antény pro vnitřní instalaci (indoor) nebo pro venkovní montáž (outdoor). Antény pro instalace v interiéru jsou určeny převážně pro mikrobuňky a pikobuňky, tedy ty nejmenší buňky v systému GSM, které se rozkládají např. v nádražních halách, obchodních domech, jednotlivých patrech výškových budov, rozlehlejších kancelářských komplexech atp. Bývají také konstruovány pro relativně malé výkony (max. řádově desítky wattu).

Venkovní antény se montují do nejrozličnějších míst, od husté městské zástavby, přes rychlostní silnice až po volné louky a pole. Je jich proto velké množství různých typů, které se liší svým výkonem, směrovostí a dalšími parametry. Větší antény jsou určeny pro pokrytí území v rozmezí až několik kilometrů a mají proto často výkon řádově stovky wattů, což je v porovnání výkonem mobilní stanice opravdu hodně.

Jak směrové, tak všesměrové antény mohou být samostatné pro pásmo GSM 900 nebo GSM 1800, popřípadě mohou být duální.

Konstrukce antén

U směrových antén patří mezi nejčastěji používané konstrukční varianty tzv. antény panelové. Základem jejich konstrukce je několik dipólů, které jsou dle požadavků rozmístěny před plochým reflektorem. Pro méně radioelektronicky zběhlé čtenáře: dipól je jedním ze základních typů antén, který si lze v principu představit např. jako rozevřené konce klasického douvodičového vedení. Reflektor je kovová vodivá plocha, která odráží elektromagnetické záření. Několik typických panelových antén je na následujících obrázcích.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Různé typy panelových antén 

Charakteristický tvar antén je dán předním ochranným krytem. Antény jsou určeny pro venkovní instalace, a je zde proto třeba počítat s tím, že konstrukce bude celoročně vystavena povětrnostním vlivům. Proto musí být poměrně robustní a vytvořená z odolnějších materiálů. Venkovní antény se také z principu v drtivé většině umisťují na vyvýšená místa, kde jsou kromě vlhkosti navíc vystaveny poryvům větru.

Ochranný kryt anténního systému bývá vyroben ze skelných vláken. Reflektor i samotné dipóly bývají z hliníku a veškeré montážní součásti, jako jsou šrouby, svorky atp. jsou z nerezové oceli.

Klepněte pro větší obrázek
Antény GSM pracují v náročných podmínkách

Kromě panelových antén existují pro speciální případy i další typy směrových antén. Několik ukázetk je na následujících obrázcích.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Speciální směrové antény

Všesměrové antény mají obvykle válcový až tyčovitý tvar, což je logické, neboť musejí ve všech horizontálních směrech vykazovat stejné vlastnosti. Typičtí zástupci všesměrových antén jsou na následujících obrázcích. Délky všesměrových antén mohou být různé, podle toho, jaký je potřeba vyzářený výkon, zisk a další parametry. Délka se pohybuje v rozmezí od zhruba 11 cm až po více než 3,2 m a souvisí s používanými frekvencemi resp. vlnovými délkami signálu systému GSM. Všesměrové antény pro venkovní instalace bývají vyrobeny obvykle z mosazi a proti povětrnostním vlivům bývají chráněny pláštěm ze skelných vláken.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Všesměrové antény

Interiérové antény jsou navrhovány tak, aby byly co možná nejméně nápadné a nerušily prostředí. Z konstrukčního hlediska nemusí být nijak masivní a odolné, neboť v interiéru nejsou vystaveny nepříznivým vlivům. Co se týká směrovosti vyzařování bývají indoorové antény buďto všesměrové, nebo s velice širokým úhlem vyzařování. Často mívají také dva směry vyzařování s opačnou orientací. Zde je několik příkladů antén pro montáž v interiéru.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek 
Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Příklady antén pro montáž do interiéru

Existují také speciální antény pro montáž na střechy dopravních prostředků. Automobilové antény jsou všeobecně známé, ale co třeba antény pro montáž na střechu vlaků? Některé jsou na následujících obrázcích.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
GSM antény na střechy vlaku

Pro zajímavost: v dlouhých tunelech nebo v metru se signál šíří pomocí speciálních vyzařovacích kabelů.

Klepněte pro větší obrázek
Vyzařovací kabel 

Kdo je vyrábí

Na obrázcích výše jsou zobrazeny převážně produkty německé firmy Kathrein, jednoho z nejvýznamnějších výrobců anténních systémů. Modely z této produkce jsou nejen u našich operátorů jedny z nejpoužívanějších.


Děkujeme odborníkům na problematiku mobilních sítí GSM, že si uvědomují cílení tohoto článku a chápou potřebu mírného zjednodušení a popularizace. Diskuse pod článkem se ale samozřejmě může nést v odbornějším duchu

Témata článku: Ostatní, Síť, Druh, Ant, Mobil