Wat zijn basisstationantennes? Een complete gids

In moderne telecommunicatiesystemen is de antenne van het basisstation een onmiskenbaar en cruciaal onderdeel om onze dagelijkse communicatie te vergemakkelijken, van spraakoproepen tot gegevensoverdracht met hoge snelheid. Antennes voor basisstations spelen een fundamentele rol in draadloze communicatiesystemen door de signaaloverdracht en -ontvangst tussen basisstations en mobiele apparaten mogelijk te maken.

Antennes voor basisstations staan ook bekend als antennes voor mobiele sites en cellulaire antennes, en ze worden meestal gemonteerd op een toren of dak en zijn verbonden met een basisstation via coaxkabels. Antennes voor basisstations zijn verkrijgbaar in verschillende vormen en maten en kunnen zowel omnidirectionele antennes als directionele antennes zijn. De werkfrequentie, het dekkingsgebied, het bereik en andere prestatieparameters kunnen variëren afhankelijk van de antenne van het basisstation die wordt gekozen voor een specifiek netwerk.

Verschillende communicatiesystemen maken gebruik van verschillende basisstationantennes, zoals GMRS (General Mobile Radio Service) basisstationantennes, die over het algemeen worden gebruikt voor tweeweg communicatiesystemen voor persoonlijke en noodgevaltoepassingen, CB (Citizens Band) basisstationantennes die over het algemeen worden gebruikt voor persoonlijke en commercial radiosystemen met een kort bereik, VHF (Very High Frequency) basisstationantennes commalleen gebruikt voor maritieme, luchtvaart en openbare veiligheid communicatiesystemen en UHF (Ultra High Frequency) basisstationantennes commalleen gebruikt voor mobiele communicatie, militaire systemen en omroepsystemen enz.

Dit artikel geeft een grondige kijk op antennes voor basisstations, van werkingsprincipes, toepassingen, installatie- en onderhoudsdetails en alles daartussenin.

Hoe werken antennes voor basisstations?

Antennes voor basisstations werken door elektromagnetische golven uit te zenden en te ontvangen. Wanneer gebruikers toegang krijgen tot het netwerk om te bellen of gegevens over te dragen, worden de signalen naar het dichtstbijzijnde basisstation gestuurd waar de antenne van het basisstation het ontvangen signaal omzet in een elektrische stroom die wordt versterkt voordat het naar de apparatuur van het basisstation wordt gestuurd. In de apparatuur van het basisstation wordt het signaal verwerkt om de verbinding tot stand te brengen en het gesprek of de toegang tot internetbronnen mogelijk te maken. Omgekeerd, wanneer een antenne van een basisstation signalen naar gebruikers wil sturen, zet de antenne de elektrische stroom om in een elektromagnetische golf en zendt deze uit.

De antenne van het basisstation zou de signalen in specifieke richtingen uitstralen op basis van zijn stralingspatroon en het dekkingsgebied wordt ook bepaald door de richtingsgevoeligheid van de antenne van het basisstation. Over het algemeen worden deze basisstationantennes op torens of daken gemonteerd om het gewenste dekkingsgebied te bereiken en interferentie te minimaliseren. Dit zorgt voor een maximale signaalsterkte en -kwaliteit. Over het algemeen zetten antennes voor basisstations elektrische signalen om in elektromagnetische golven en omgekeerd, waardoor de verbinding tussen het basisstation en de gebruikersapparaten wordt vergemakkelijkt.

Soorten antennes voor basisstations

Zoals besproken zijn basisstationantennes een kritisch onderdeel om naadloze connectiviteit te garanderen in communicatiesystemen die dagelijks door consumenten worden gebruikt. Er zijn verschillende soorten basisstationantennes die kunnen worden gebruikt op basis van de specifieke vereisten van een netwerk. Enkele van de meest gebruikte typen antennes voor basisstations worden hieronder kort besproken.

• Omnidirectionele glasvezelantennes

Omnidirectionele glasvezelantennes voor basisstations zenden en ontvangen signalen gelijkmatig in alle richtingen. Ze worden gebruikt in netwerken waar de gebruikers zich in elke richting in een cirkelvormig gebied rond de antenne kunnen bevinden. Meestal worden deze antennes gebruikt in stedelijke gebieden met een lage dichtheid of in landelijke gebieden waar de richting van de gebruikers onbekend is of de richtingen in alle richtingen kunnen veranderen. Omnidirectionele basisstationantennes hebben een groot dekkingsgebied omdat ze signalen over 360 graden kunnen uitzenden en ontvangen, maar de versterking is laag en daardoor is de signaalsterkte lager en het bereik korter. De glasvezel buitenbekleding zorgt ervoor dat deze antennes gemakkelijk gebruikt kunnen worden voor buitentoepassingen omdat ze bestand zijn tegen de meeste weersomstandigheden.

• Sectorantennes

Antennes van het sectortype basisstation stralen signalen uit in een specifieke richting in het horizontale vlak. Het dekkingsgebied van deze antennes is meestal tussen 60 graden en 120 graden, maar kan zich verder uitstrekken. Door hun richtingsgevoeligheid hebben sectorantennes een relatief hogere versterking. Ze hebben dus een hoge versterking en daardoor een betere signaalsterkte en langere stralingsafstanden of -bereiken. Sectorantennes voor basisstations zijn ideaal om draadloze netwerken op te zetten in stedelijke gebieden met een hoge dichtheid. Deze antennes kunnen worden gecombineerd tot multisectorantennes om het dekkingsgebied te verbeteren.

• Yagi-Uda antennes:

Yagi-antennes zijn zeer richtantennes en ze zijn ideaal voor gebruik als antennes voor basisstations. Yagi-antennes bestaan uit een dipoolelement in een lange boomachtige structuur en verschillende parasitaire elementen die aan weerszijden van de boomstructuur zijn bevestigd om de straling in één richting te verbeteren. Door de hoge richtingsgevoeligheid van Yagi-antennes zijn ze ideaal voor het opzetten van netwerken waarbij het dekkingsgebied zich over een grote afstand maar in een klein, gericht gebied moet bevinden. Aangezien Yagi-antennes zeer richtingsgevoelig zijn en een hoge antenneversterking in een specifieke richting hebben, zijn ze beter bestand tegen interferentie van andere apparaten of obstructies in de omgeving. Deze antennes zijn over het algemeen geschikt voor communicatiesystemen over lange afstand en draadloze netwerken in landelijke of voorstedelijke gebieden.

• Parabolische schotelantennes:

Parabolische schotelantennes worden gebruikt als antennes voor basisstations omdat ze signalen in een specifieke richting kunnen richten en een hoge richtingsgevoeligheid hebben. Deze antennes zijn ideaal voor communicatiesystemen op lange afstand, voor point-to-point verbindingen tussen basisstations en voor satellietcommunicatie. Door de parabolische vorm kunnen deze antennes een smalle, gefocuste, sterke signaalbundel genereren in een vaste richting, waardoor hoge gegevenssnelheden mogelijk zijn met minimale interferentie.

• Dipoolantennes:

Dipoolantennes zijn een van de eenvoudigste en meest gebruikte antennes. Ze kunnen worden gebruikt als antennes voor basisstations en bestaan over het algemeen uit twee geleidende elementen die in het midden gescheiden zijn door een isolerend materiaal. De signaalbron wordt naar het midden van de antenne geleid en de spanning en stroom die door de twee geleidende elementen lopen, genereren elektromagnetische signalen die buiten de antenne worden uitgestraald. Dipoolantennes zijn omnidirectioneel en kunnen daarom worden gebruikt in basisstations die signalen in alle richtingen moeten uitzenden of ontvangen. VHF- & UHF-dipoolantennes kunnen worden gebruikt in basisstations om verbindingen tot stand te brengen voor openbare veiligheid, kustgebieden, industriële & openbare communicatietoepassingen.

Verschillende frequentiebanden gebruikt

Antennes voor basisstations zijn een fundamenteel onderdeel van de dagelijkse commcommunicatiesystemen die we gebruiken. De prestaties van deze antennes kunnen dan ook van grote invloed zijn op de kwaliteit van het communicatiesysteem en de gebruikerservaring. Op basis van de verschillende toepassingen en gebruikssituaties kunnen antennes met verschillende frequenties nodig zijn. Hieronder worden enkele van de meest gebruikte frequenties in antennes voor basisstations besproken.

700 MHz: Deze frequentie wordt gebruikt voor Long Term Evolution (LTE)-netwerken en kan een goede dekking en capaciteit bieden.

900 MHz: Deze frequentie wordt over het algemeen gebruikt voor Global System for Mobile Communications (GSM)-netwerken en biedt een goede dekking, maar lagere gegevenssnelheden in vergelijking met hogere frequenties.

1800 MHz: Deze frequentie wordt over het algemeen ook gebruikt voor GSM-netwerken, maar in tegenstelling tot de 900 MHz-frequentie, biedt deze hogere gegevenssnelheden maar met minder dekking.

2100 MHz: Deze frequentie wordt meestal gebruikt voor UMTS-netwerken (Universal Mobile Telecommunications System) en biedt hogere gegevenssnelheden, maar met een beperkte dekking.

2600 MHz: Deze frequentie is een andere frequentie die wordt gebruikt voor LTE-netwerken en biedt zeer hoge gegevenssnelheden, maar naarmate de frequentie toeneemt, wordt het dekkingsgebied nog beperkter.

3500 MHz: Deze frequentie wordt over het algemeen gebruikt voor moderne 5G-netwerken en biedt hoge gegevenssnelheden, maar met een beperkte dekking.

5800 MHz: Deze frequentie wordt gebruikt voor Wi-Fi-netwerken en biedt hoge gegevenssnelheden, maar met kortere golflengtes zijn ze meer geschikt voor communicatie op korte afstand.

Het is dus duidelijk dat het werkfrequentiebereik voor een antenne voor een basisstation zorgvuldig moet worden gekozen op basis van de toepassingseisen, waarbij de datasnelheid, het zendbereik en het dekkingsgebied moeten worden geoptimaliseerd.

MIMO en beamforming antennetechnologieën

MIMO- en beamforming-technologieën zijn een cruciaal onderdeel geworden van moderne netwerksystemen. Antennes van basisstations kunnen worden gebruikt in MIMO-configuraties waarbij het aantal zenders en ontvangers in het netwerk wordt verhoogd en signalen via hetzelfde kanaal tegelijkertijd kunnen verzenden en ontvangen, waardoor de capaciteit wordt verhoogd zonder dat dit ten koste gaat van het spectrum.

Bij beamforming verzenden meerdere antennes dezelfde gegevens over meerdere streams. Maar door de verschillende plaatsing en locatie van de antennes, zullen de signalen op bepaalde punten samenvallen waardoor de signaalsterkte verbetert en op andere punten kan het signaal verzwakken. Door de antennes van het basisstation strategisch te plaatsen om de faseverschillen te optimaliseren, kan de algehele signaalsterkte van de transmissie worden verbeterd.

Waar worden antennes voor basisstations voor gebruikt?

Zoals in dit artikel wordt benadrukt, zijn antennes voor basisstations uiterst belangrijk in communicatiesystemen. Hieronder worden enkele van de meest voorkomende toepassingen van antennes voor basisstations besproken.

Draadloze Communicatienetwerken (bijv. cellulaire netwerken zoals 2G, 3G, 4G, 5G)

Antennes voor basisstations spelen een belangrijke rol bij het tot stand brengen van de draadloze verbinding tussen eindgebruikersapparaten zoals mobiele telefoons of tablets en de netwerkinfrastructuur in cellulaire netwerken. Binnen het dekkingsgebied van de antenne van het basisstation ontvangt en verzendt deze signalen tussen de apparaten van de gebruiker en de basisstations van het draadloze netwerk. Verschillende generaties van cellulaire netwerken 2G, 3G, 4G of 5G gebruiken antennes van basisstations die op verschillende frequentiebanden werken om signalen te verzenden en te ontvangen die spraak, data, tekst, enz. vervoeren. Over het algemeen gebruiken 2G (GSM)-netwerken lage frequentiebanden zoals 900 MHz en 1800 MHz, 3G (UMTS)-netwerken werken over het algemeen op hogere frequenties zoals 2100 MHz, 4G (LTE)-netwerken gebruiken een breed frequentiebereik zoals 700 MHz, 1800 MHz en 2600 MHz, terwijl 5G-netwerken een nog breder frequentiebereik kunnen gebruiken van sub-1 GHz (lage band) tot hogere frequenties zoals mid-band (3..5 GHz) en zelfs millimetergolffrequenties (24 GHz en hoger). 5G cellulaire netwerken vereisen hogere datasnelheden en connectiviteit van hoge kwaliteit en daarom maken dergelijke netwerken gebruik van basisstationantennes die werken met de nieuwste technologieën zoals MIMO (Multiple Input Multiple Output) en beamforming.

Signaaldekking

Antennes voor basisstations zijn de primaire component voor het leveren van signaaldekking in een draadloos netwerk. Het dekkingsgebied hangt af van het type antenne dat wordt gebruikt en de prestatieparameters van de antenne zoals frequentie, versterking, polarisatie enz. Om een optimaal dekkingsgebied van een antenne voor een basisstation te krijgen, moet deze zorgvuldig en strategisch geplaatst worden, zodat de interferentie van andere omringende apparaten en de omgevingsomstandigheden geminimaliseerd wordt. Om naadloze connectiviteit voor gebruikers te garanderen wanneer ze zich verplaatsen, worden de antennes van het basisstation over het algemeen zo geplaatst dat de dekkingssferen van de twee nabijgelegen antennes elkaar enigszins overlappen. Het dekkingsgebied van een antenne van een basisstation kan variëren van een buitenwijk tot grote steden of grote plattelandsgebieden. Zowel omnidirectionele antennes als directionele antennes kunnen worden gebruikt als basisstationantennes en de signaaldekking van een omnidirectionele antenne zal in alle richtingen gelijk zijn, terwijl als een directionele antenne zoals een schotelantenne of een sectorantenne wordt gebruikt, de signaaldekking naar één specifieke richting zal worden gericht. Als gerichte antennes worden gebruikt, kunnen ze in een netwerk worden gebruikt dat zich richt op verschillende sectoren of richtingen zodat een grotere signaaldekking wordt bereikt.

Backhaul verbindingen

De verbinding tussen een basisstation en het kernnetwerk dat meerdere basisstations met elkaar verbindt, wordt een backhaulverbinding genoemd. Backhaulverbindingen kunnen bedraad of draadloos zijn. Antennes van basisstations spelen een sleutelrol in backhaulverbindingen door de punt-tot-puntverbindingen tussen basisstations of tussen de basisstations en het kernnetwerk tot stand te brengen. Dit is vooral handig op locaties waar het niet haalbaar is om bekabelde infrastructuur te installeren. Uiterst richtingsgevoelige antennes zijn geschikt voor backhaulverbindingen omdat ze ervoor kunnen zorgen dat de verbindingen zelfs over grotere afstanden en door eventuele interferentie heen veilig tot stand worden gebracht.

Omroep (FM-radio en televisiesignalen)

Een andere belangrijke toepassing van antennes voor basisstations is het uitzenden van FM-radio- en televisiesignalen. Bij FM-radio-uitzendingen zal de antenne van het basisstation over het algemeen radiosignalen uitzenden naar alle richtingen als een omnidirectionele antenne, zodat alle apparaten uit alle richtingen binnen een specifieke regio verbinding kunnen maken en de radiosignalen kunnen ontvangen. Bij televisie-uitzendingen worden de televisiekanalen of inhoud op dezelfde manier via de antenne van het basisstation naar de gebruikers verzonden. Samen met de commalleen gebruikte werkfrequenties voor basisstationantennes, kunnen voor het uitzenden van televisiesignalen basisstationantennes van het VHF- en UHF-bereik nodig zijn. Antennes voor basisstations voor FM-radio- en televisie-uitzendingen moeten idealiter worden geoptimaliseerd om signalen in alle richtingen te kunnen uitzenden zonder dat dit ten koste gaat van het zendbereik/ de zendafstand.

Noodhulp en openbare veiligheid Communications

Antennes voor basisstations kunnen ook worden gebruikt in nood- en openbare veiligheidssystemen voor commcommunicatie, zoals reactiesystemen bij natuurrampen, ongelukken, militaire bases enz. Antennes voor basisstations worden gebruikt in deze hulpverleningssystemen omdat ze een stabiele en betrouwbare verbinding kunnen bieden met een hoge signaalsterkte en -kwaliteit. Deze antennes worden veel gebruikt door eerstehulpverleners, medische teams, militaire teams enz. Betrouwbare en stabiele communicatie maakt een goede coördinatie tussen gebruikers mogelijk om ervoor te zorgen dat een noodsituatie of dreiging veilig en slim wordt afgehandeld. Antennes voor basisstations worden ook vaak gebruikt in waarschuwings- en alarmsystemen om gebruikers binnen een bepaald dekkingsgebied effectief te informeren om de openbare veiligheid te garanderen.  

Rol in cellulaire netwerken

Antennes voor basisstations zijn de meest cruciale elementen in cellulaire netwerken. Ze worden gebruikt voor het verzenden en ontvangen van signalen in alle generaties van cellulaire netwerken van 2G tot 5G en verder. Elke generatie van cellulaire netwerken maakt gebruik van een andere technologie zoals GSM met 2G, WCDMA met 3G, WiMax en LTE met 4G en MIMO en millimetergolventechnologie met 5G. Elk van deze technologieën kan worden vastgesteld met behulp van basisstationantennes met verschillende bedrijfsfrequenties.

Naarmate de generaties mobiele netwerken zich ontwikkelen, verbeteren ook de technologieën en standaarden die ermee worden gebruikt. Naarmate de technologieën zich snel ontwikkelen, worden er hogere snelheden, hogere datasnelheden, betere signaalkwaliteit en betere prestaties verwacht van de cellulaire netwerken. Daarom spelen basisstationantennes een fundamentele rol bij het garanderen van stabiele en betrouwbare communicatie in de mobiele netwerken en bieden ze gebruikers een naadloze ervaring tijdens telefoongesprekken, sms'jes, streaming, enz.

Naast de prestatiekenmerken wordt het dekkingsgebied voor een cellulair netwerk ook bepaald door het type basisstationantenne dat wordt gebruikt. Of de signaaluitstraling in alle richtingen is zoals bij omnidirectionele antennes of dat het een gerichte bundel is zoals bij directionele antennes en het zendbereik worden allemaal beïnvloed door de basisstationantenne die is gekozen om het cellulaire netwerk op te zetten. Daarom is het belangrijk om goed op te letten bij het kiezen van een basisstationantenne voor een cellulair netwerk van welke generatie dan ook.

Wat zijn VHF/UHF-basisstationantennes met dubbele band?

Dual band basisstationantennes hebben de mogelijkheid om op twee afzonderlijke banden of frequenties te werken. Ze kunnen werken op één frequentieband of op beide frequentiebanden tegelijk, afhankelijk van de vereisten van de gebruikersapparaten in het netwerk. Het VHF-bereik ligt meestal tussen 30 en 300 MHz, terwijl het UHF-bereik tussen 300 MHz en 3 GHz ligt. Deze dualband basisstationantennes hebben de mogelijkheid om beide frequentiebanden te gebruiken, waardoor ze veel veelzijdiger zijn voor een breed scala aan toepassingen.

Wat zijn CB-basisstationantennes?

Citizen's Band basisstationantennes worden meestal gebruikt voor communicatie op korte tot middellange afstand en werken over het algemeen in het frequentiebereik van 26.965 MHz tot 27.405 MHz. Deze antennes kunnen zowel omnidirectioneel als directioneel zijn en ze zijn verkrijgbaar in verschillende vormen en maten. CB basisstationantennes zijn speciaal ontworpen om een effectieve transmissie en ontvangst van CB radiosignalen te garanderen voor een consistente, betrouwbare en hoogwaardige communicatie tussen CB radioapparaten.

Invloed op netwerkprestaties

De antenne levert waarschijnlijk de grootste bijdrage aan het bepalen van de prestaties van een netwerk. Antennes voor basisstations hebben ook een enorme impact op de algemene prestaties van het netwerk, ze hebben over het algemeen een hogere versterking in vergelijking met andere soorten antennes en kunnen dus over langere afstanden en met hogere snelheden en hogere gegevenssnelheden uitzenden. Antennes voor basisstations zijn meestal ontworpen om signalen van hoge kwaliteit te leveren met minimale interferentie en ruis. Deze antennes zorgen voor een stabiele en betrouwbare verbinding.

Aangezien antennes voor basisstations verkrijgbaar zijn in alle soorten, biedt dit de flexibiliteit om een antenne te gebruiken op basis van de behoeften van een specifiek netwerk en om de dekking en signaalsterkte in elk netwerk te optimaliseren. Antennes voor basisstations zijn ook ontworpen om een groot aantal gebruikers tegelijkertijd te laten verbinden, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in situaties met een hoge bevolkingsdichtheid of intensief netwerkgebruik. Antennes voor basisstations zijn duurzaam en bestand tegen zelfs barre weersomstandigheden, zodat betrouwbare en stabiele connectiviteit en netwerkprestaties gegarandeerd zijn, ongeacht extreme weersomstandigheden.

Antennes voor basisstations spelen een belangrijke rol bij het leveren van draadloze connectiviteit en netwerkprestaties van hoge kwaliteit.

Plaatsing van de basisstationantenne

De plaatsing van een antenne voor een basisstation is uiterst belangrijk voor optimale prestaties. De locatie voor de antenne moet zodanig worden gekozen dat deze zo min mogelijk storing ondervindt van omringende andere antennes of apparaten en van belangrijke fysieke obstakels.

Het is ook belangrijk om aandacht te besteden aan de weersomstandigheden van de gebruiksomgeving. In stedelijke gebieden, met een hoge bevolkingsdichtheid, zijn over het algemeen directionele antennes met een relatief lage versterking en een smalle horizontale bundelbreedte ideaal om interferentie te minimaliseren. In landelijke gebieden, waar minder verkeer is, worden directionele of omnidirectionele antennes met hoge versterking gebruikt omdat dekking een belangrijk punt van zorg is.

Onderhoud van antennes

Het onderhoud van antennes voor basisstations is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de antennes optimaal functioneren. Dit is belangrijk om eindgebruikers een betrouwbaar en stabiel co1TP14communicatiesysteem te kunnen bieden. Antennes voor basisstations moeten regelmatig worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat hun prestatieparameters behouden blijven. Routinematig onderhoud moet visuele inspecties, reiniging en het testen van het antennesysteem omvatten.

Kostenoverwegingen

Bij het kiezen van een antenne voor een basisstation zijn de kosten een belangrijke overweging. Het is belangrijk om rekening te houden met de totale kosten tijdens de eerste installatie en het onderhoud op lange termijn. De werkelijke kosten zijn afhankelijk van het gekozen type antenne en de prestatiekenmerken. Het is echter belangrijk om een balans te vinden tussen de uitgaven en het prestatieniveau van de antenne van het basisstation in het netwerk.

Conclusie

In dit artikel wordt een uitgebreid overzicht gegeven van antennes voor basisstations, waarbij wordt belicht hoe ze werken, welke verschillende typen en modellen beschikbaar zijn, wat de nieuwste technologieën zijn en wat de belangrijkste toepassingen zijn. Antennes voor basisstations zijn cruciaal bij het opzetten van cellulaire netwerken en dit artikel bespreekt de verschillende generaties cellulaire netwerken, de belangrijkste technologieën in elke generatie en hoe verschillende antennes voor basisstations met verschillende frequenties kunnen worden gebruikt om aan de vereisten van een netwerk te voldoen.

Het artikel ging ook in op enkele factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een antenne, zoals plaatsing, onderhoud en kosten. In het algemeen zal een grondig begrip van de antennes voor basisstations, hun werking en het brede scala aan beschikbare opties ons in staat stellen om de optimale prestaties van de antenne voor een netwerk te bereiken.