Зачем нужна согласованная нагрузка
Коаксиальный тракт рассчитан на 50 Ом. Порт, к которому ничего не подключено, — это разрыв: волна отражается от него и возвращается назад, ухудшая КСВН всей линии и мешая соседним портам. Согласованная нагрузка — резистор на 50 Ом в корпусе с разъёмом и радиатором. Она превращает приходящую мощность в тепло и выглядит для тракта как бесконечно длинная линия без отражений.
Ту же деталь, подключённую к выходу передатчика вместо антенны, называют эквивалентом антенны: передатчик работает на полную мощность, а в эфир ничего не уходит.
Где нагрузка стоит в тракте
- Свободный выход делителя или сумматора, когда подключены не все антенны.
- Развязывающее плечо гибридного моста, куда уходит часть мощности при сложении двух передатчиков.
- Выход передатчика или ретранслятора при настройке и испытаниях.
- Конец цепочки направленных ответвителей, если последний отвод не нужен.
КСВН и возвратные потери
У нагрузки нет усиления и вносимых потерь в обычном смысле — главный её параметр согласование. В паспортах его дают либо возвратными потерями в децибелах, либо КСВН. Пересчёт: коэффициент отражения Γ = 10^(−RL/20), КСВН = (1 + Γ) / (1 − Γ), доля отражённой мощности — Γ².
| Возвратные потери | КСВН | Отражается мощности | Из 20 Вт вернётся |
|---|---|---|---|
| 17 дБ | 1,33 | 2 % | 0,4 Вт |
| 18 дБ | 1,29 | 1,6 % | 0,32 Вт |
| 19 дБ | 1,25 | 1,3 % | 0,25 Вт |
| 21 дБ | 1,2 | 0,8 % | 0,16 Вт |
| 25 дБ | 1,12 | 0,3 % | 0,06 Вт |
Доли процента кажутся мелочью, но отражённая волна не исчезает: она возвращается к источнику, складывается с отражениями от разъёмов и других звеньев и определяет КСВН всей линии. Поэтому у нагрузки, закрывающей порт в середине тракта, согласование должно быть не хуже, чем у соседних узлов.
Согласование ухудшается с частотой. У КАДАММ НС-6000 возвратные потери указаны по полосам: ≥21 дБ (DC–3000), ≥19 дБ (3000–3800), ≥17 дБ (3800–6000 МГц). Поэтому нагрузку для полос 3,5 ГГц и выше выбирают по значению на верхней частоте, а не по лучшему числу паспорта.
Серии нагрузок KADAMM
В разделе 7 серий: 2 обычные и 5 с низким уровнем интермодуляции.
| Серия | Полоса | Мощности | Разъёмы | PIM3 | Согласование |
|---|---|---|---|---|---|
| КАДАММ НС-4000 | DC–4000 МГц | 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200 Вт | N, 4.3-10, 7-16 | ≤−105 dBc | ≥19–21 дБ (по мощности/полосе) |
| КАДАММ НС-6000 | DC–6000 МГц | 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200 Вт | N, 4.3-10, 7-16 | ≤−105 dBc | ≥21 дБ (DC–3000), ≥19 дБ (3000–3800), ≥17 дБ (3800–6000 МГц) |
| КАДАММ НСП-4000 | DC–4000 МГц | 5, 25, 50, 100, 200 Вт | N, 4.3-10, 7-16 | ≤−160 dBc | ≥18 дБ (5 Вт), ≥19 дБ (25–200 Вт) |
| КАДАММ НСП-6000 | DC–6000 МГц | 5, 25, 50, 100, 200 Вт | N, 4.3-10, 7-16 | ≤−160 dBc | ≥18 дБ (5 Вт); 25–200 Вт: ≥19 дБ до 3800 МГц, ≥18 дБ выше |
| КАДАММ НС-DC/3000 | DC–3000 МГц | 2, 50 Вт | 4.3-10 | ≤−160 dBc | КСВН ≤1,2 / ≤1,25 |
| КАДАММ НС-790/2700 | 790–2700 МГц | 5, 100, 200 Вт | 4.3-10 | ≤−160 dBc | КСВН ≤1,25 |
| КАДАММ НС-790/3800 | 790–3800 МГц | 5, 100, 200 Вт | 4.3-10 | ≤−160 dBc | КСВН ≤1,25 |
Как выбрать мощность нагрузки
Нагрузку выбирают по мощности, которая реально на неё придёт, с запасом на неравномерность и нагрев. Сетка мощностей в сериях KADAMM: 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200 Вт. Разберём четыре случая.
Свободный выход делителя
Источник 20 Вт, делитель на два выхода: на каждый выход приходит около 10 Вт. Если один выход пока не занят, на его нагрузку придут те же 10 Вт. С запасом в полтора раза подойдёт ближайшая ступень сетки — 25 Вт.
Поглощающее плечо гибридного моста
Мост 2×2 складывает два передатчика и отдаёт половину суммарной мощности на каждый выход. Если используется только один выход, вторая половина уходит в нагрузку на другом. Два передатчика по 20 Вт — 20 Вт в нагрузку, значит, нужна ступень 50 Вт.
Эквивалент антенны
Здесь нагрузка принимает всю мощность передатчика. Если передатчик работает непрерывно, её номинальная мощность должна быть не меньше выходной мощности с запасом; максимальная ступень в сериях KADAMM — 200 Вт.
Конец линии ответвителей
После каждого ответвителя в магистрали остаётся мощность за вычетом ответвлённой доли и потерь. Идеальный ответвитель на 6 дБ забирает в отвод 25 % мощности, на 10 дБ — 10 %, на 15 дБ — около 3 %. Если по магистрали идут 40 Вт и стоят три ответвителя 6, 10 и 15 дБ, без учёта потерь в конце останется около 26,1 Вт. Это заметно больше, чем кажется, поэтому мощность нагрузки в конце линии считают по той же схеме, что и отводы.
Нагрузка на мосту при нескольких несущих
Мост часто складывает передатчики разных операторов или несколько каналов одной системы. В нагрузку плеча уходит половина суммы всех несущих, и она работает в самом «грязном» по интермодуляции месте тракта. Поэтому нагрузка моста в многооператорной системе — всегда из серий с низким PIM и с запасом по мощности.
Мощность и корпус
Мощность рассеивается теплом, поэтому с её ростом корпус превращается в радиатор. Масса нагрузок KADAMM по мощности:
| Мощность | Масса |
|---|---|
| 2 Вт | 0,2–0,25 кг |
| 5 Вт | 0,2–1,2 кг |
| 10 Вт | 0,3–0,35 кг |
| 25 Вт | 0,3–2 кг |
| 50 Вт | 0,45–2,4 кг |
| 100 Вт | 1,2–3,95 кг |
| 200 Вт | 3–4,4 кг |
Мощную нагрузку не вешают на порт делителя «на весу»: её крепят к стене или стойке и соединяют перемычкой. У серий в паспорте указан монтаж на порт или настенный.
Низкий PIM в цифрах
Нагрузка может стать источником интермодуляции: резистивный слой и контакты работают при высокой мощности и нагреве. У обычных серий KADAMM PIM3 −105 дБн, у серий с низким PIM — −160 дБн. При двух несущих по 43 дБм продукт третьего порядка будет около −62 дБм у первых и около −117 дБм у вторых.
Разница 55 дБ — это в сотни тысяч раз по мощности. Уровень −62 дБм сильнее многих полезных сигналов на входе приёмника базовой станции, поэтому в тракт с мощными несущими ставят только нагрузки с низким PIM, а обычные — туда, где мощных несущих нет.
Полоса частот
Обычные серии работают от постоянного тока до 4000 или 6000 МГц. Нагрузки с низким PIM выпускаются и на полосы DC–3000 МГц, и начиная с 790 МГц — до 2700 или 3800 МГц. Полоса нагрузки должна перекрывать все частоты, которые пойдут через порт, включая планируемые.
Порт с питанием по кабелю
Отдельный случай — порт, по которому идёт постоянное напряжение питания блока RET или мачтового усилителя. Инжекторы питания KADAMM подают его в диапазоне 10–30 В. Нагрузка с полосой от постоянного тока — это для него обычный резистор 50 Ом: при 30 В через неё потечёт 0,6 А, и она будет рассеивать 18 Вт тепла в дополнение к мощности сигнала, а источник питания инжектора будет нагружен этим резистором. Перед установкой нагрузки на такой порт питание снимают или выбирают точку тракта, где постоянного напряжения нет.
Разъём и его пол
Нагрузку подбирают под порт: тип разъёма (N, 4.3-10 или 7-16) и пол — вилка на розетку порта и наоборот. В 4 сериях KADAMM есть оба варианта, у серий с низким PIM на 790 МГц и выше — только вилка 4.3-10. Переходник между нагрузкой и портом добавляет контакт и сводит на нет низкий PIM.
Климат и исполнение
Все серии в разделе имеют исполнение IP65. Диапазоны рабочих температур по паспортам: −20…+65 °C (5 Вт), −40…+65 °C (25–200 Вт); −30…+125 °C; −40…+65 °C. Нагрузки на опоре проверяют по верхней границе температуры: к нагреву от поглощённой мощности добавляется температура воздуха.
Эквивалент антенны на практике
При настройке ретранслятора или проверке передатчика эквивалент подключают вместо антенны короткой перемычкой. Так проверяют выходную мощность и частоту, не создавая помех в эфире. Если мощность передатчика больше номинала нагрузки, между ними ставят аттенюатор подходящей мощности, а мощность на выходе пересчитывают с его учётом.
Нагрузка или аттенюатор
Внешне похожие детали решают разные задачи. Нагрузка поглощает всю мощность и дальше ничего не пропускает. Аттенюатор ослабляет сигнал на заданное число децибел и передаёт остаток дальше — например, на вход измерительного прибора или приёмника. Аттенюаторы KADAMM выпускаются на мощности 2–200 Вт.
Их часто ставят вместе. Если нужно измерить мощный передатчик, после аттенюатора подключают прибор, а сам аттенюатор рассеивает большую часть мощности. Если нужен эквивалент антенны на мощность больше, чем у нагрузки, мощный аттенюатор перед нагрузкой снижает то, что до неё дойдёт.
Монтаж тоже различается. Малая нагрузка на 2–10 Вт навинчивается прямо на порт. Нагрузка на десятки и сотни ватт с радиатором крепится отдельно — в шкафу на панели или на опоре рядом с узлом — и соединяется перемычкой, чтобы вес и вибрация не ложились на разъём.
Нагрузка как инструмент проверки линии
Нагрузку ставят не только вместо антенны передатчика, но и в конец кабеля при проверке самой линии. Измеритель КСВН подключают со стороны оборудования, а на дальнем конце вместо антенны — нагрузку с известным хорошим согласованием. Всё, что прибор покажет сверх её собственного отражения, приходится на кабель и разъёмы. Так отделяют неисправность линии от неисправности антенны.
Как проверить саму нагрузку
- КСВН или возвратные потери по всей рабочей полосе, особенно на верхних частотах.
- Нагрев при рабочей мощности: корпус тёплый, но не горячий, радиатор не закрыт.
- Интермодуляцию — для нагрузок в многооператорном тракте, прибором для измерения PIM.
- Состояние разъёма: центральный контакт, резьба, отсутствие следов перегрева.
Что указать в запросе
- Полосу частот всех систем, которые пройдут через порт.
- Мощность, приходящую на нагрузку, и откуда она: делитель, мост, передатчик, конец линии.
- Нужен ли низкий PIM.
- Тип и пол разъёма порта.
- Где будет стоять нагрузка: в помещении или на опоре, и как её крепить.
Типичные ошибки
- Нагрузка по мощности «на всякий случай» минимальная: на плече моста она перегревается.
- Обычная нагрузка в многооператорном тракте: интермодуляция поднимает шум у всех систем.
- Полоса нагрузки не перекрывает 3,5 ГГц — КСВН выше ожидаемого.
- Переходник вместо нагрузки нужного пола.
- Мощная нагрузка на порту без крепления: разъём ломается от веса и вибрации.