Passiivinen keskeismodulaatio sisätila-radioverkoissa
Kilpeläinen, Vili (2016)
Kilpeläinen, Vili
2016
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-03-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602163527
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602163527
Tiivistelmä
Energiankulutuksen vähentäminen ja uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian käyttö rakennusalalla ovat tällä hetkellä tärkeitä toimenpiteitä. Käytännössä tämä näkyy rakentamisessa tiukentuneina energiatehokkuusvaatimuksina. Radiotaajuuksien näkökulmasta katsottuna tämä ilmenee kehittyneinä rakennusmateriaaleina, jotka sisältävät erilaisia metallipinnoitteita – tai kerroksia. Edellä mainittujen seikkojen johdosta, voidaan tehdä päätelmä, että asuinrakennusten kattavaan peittoon ja tulevaisuuden kasvaviin kapasiteettivaatimuksiin pystytään vastaamaan vain rakennusten sisäisillä antenniverkoilla, niin sanotuilla DAS-järjestelmillä (Distributed Antenna System).
Tutkimuksen mittaukset koostuivat kolmesta selkeästä osakokonaisuudesta, joista kaikista suoritettiin omat mittaukset: Peittomittaukset, passiivisen keskinäismoduulation mittaukset ja antennin säteilytehon mittaukset. Edellä mainitut kolme osa-aluetta liittyvät vahvasti toisiinsa ja luovat selkeän kokonaisuuden.
Peittomittausten tavoitteena oli tarkoitus arvioida sisäverkon antennien erilaisten sijoituspaikkojen vaikutusta asuinkerrostalojen eri huoneistojen signaalitasoihin. Tutkimuksessa kalibroitiin kenttämittausten avulla kaupallinen simulaattori, jonka avulla havaittiin, että Säteilyturvakeskuksen rajoittamalla 33 dBm lähetysteholla saadaan yhden asuinkerroksen kattava peitto.
Passiivisen keskinäismodulaation tutkimuksessa oli tarkoituksena mitata todellisen verkon PIM–arvoja käyttämällä sisäverkkojen verkonrakennuksessa tavallisimmin asennettavia komponentteja sekä löytää suosituksia antennien valintaan ja asennustapaan PIM–särön välttämisen näkökulmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että käytävän leveys ja antennin lähikentässä oleva metallinen materiaali vaikuttavat merkittävästi PIM-arvon suuruuteen. Tulosten perusteella löydettiin viitteellinen antennin sijoituspaikkaohje, jonka perusteella antenni tulisi kapealla käytävällä (alle 160 cm leveä) sijoittaa 0-20 cm etäisyydelle käytävän välikatosta ja seinästä. Leveällä käytävällä (yli 160 cm leveä) antenni tulisi sijoittaa 15-30 cm etäisyydelle katosta ja 10-30 cm etäisyydelle seinästä.
Antennin säteilytehon mittausten tutkimuksen osassa oli tarkoitus arvioida nykypäivänä suunniteltavien DAS-sisäverkkojen yksittäisten antennien todellista säteilytehoa. Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että antennin hyötysuhde on keskimäärin noin 80 %. Lisäksi antennin sijoittaminen sisätiloihin laskee tätä arvoa, sillä antennin lähikentässä oleva metallinen materiaali vaikuttaa negatiivisesti antennin ominaisuuksiin. Mittaustulosten perusteella saatiin selville, että mittauksissa käytetyillä antenneilla syöttötehon tulisi olla 2,23–2,80 W, mikäli halutaan saavuttaa 2 W säteilyteho.
Tutkimuksen mittaukset koostuivat kolmesta selkeästä osakokonaisuudesta, joista kaikista suoritettiin omat mittaukset: Peittomittaukset, passiivisen keskinäismoduulation mittaukset ja antennin säteilytehon mittaukset. Edellä mainitut kolme osa-aluetta liittyvät vahvasti toisiinsa ja luovat selkeän kokonaisuuden.
Peittomittausten tavoitteena oli tarkoitus arvioida sisäverkon antennien erilaisten sijoituspaikkojen vaikutusta asuinkerrostalojen eri huoneistojen signaalitasoihin. Tutkimuksessa kalibroitiin kenttämittausten avulla kaupallinen simulaattori, jonka avulla havaittiin, että Säteilyturvakeskuksen rajoittamalla 33 dBm lähetysteholla saadaan yhden asuinkerroksen kattava peitto.
Passiivisen keskinäismodulaation tutkimuksessa oli tarkoituksena mitata todellisen verkon PIM–arvoja käyttämällä sisäverkkojen verkonrakennuksessa tavallisimmin asennettavia komponentteja sekä löytää suosituksia antennien valintaan ja asennustapaan PIM–särön välttämisen näkökulmasta. Tutkimuksessa havaittiin, että käytävän leveys ja antennin lähikentässä oleva metallinen materiaali vaikuttavat merkittävästi PIM-arvon suuruuteen. Tulosten perusteella löydettiin viitteellinen antennin sijoituspaikkaohje, jonka perusteella antenni tulisi kapealla käytävällä (alle 160 cm leveä) sijoittaa 0-20 cm etäisyydelle käytävän välikatosta ja seinästä. Leveällä käytävällä (yli 160 cm leveä) antenni tulisi sijoittaa 15-30 cm etäisyydelle katosta ja 10-30 cm etäisyydelle seinästä.
Antennin säteilytehon mittausten tutkimuksen osassa oli tarkoitus arvioida nykypäivänä suunniteltavien DAS-sisäverkkojen yksittäisten antennien todellista säteilytehoa. Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että antennin hyötysuhde on keskimäärin noin 80 %. Lisäksi antennin sijoittaminen sisätiloihin laskee tätä arvoa, sillä antennin lähikentässä oleva metallinen materiaali vaikuttaa negatiivisesti antennin ominaisuuksiin. Mittaustulosten perusteella saatiin selville, että mittauksissa käytetyillä antenneilla syöttötehon tulisi olla 2,23–2,80 W, mikäli halutaan saavuttaa 2 W säteilyteho.