概述
本文档描述了 Cisco 多频段旋转安装偶极天线 (5G-ANTM-SMA-D)，以下简称“天线”。该天线专为具有以下应用的物联网设备而设计：
- 5G NR FR1 无线电
- 2G/3G/4G 无线电
- 网关、机顶盒、安全
- 针对直线和 90 度弯曲位置进行了优化
下图显示了天线：
技术规格
| 天线类型 | 偶极子 |
| 工作频率范围 | 617-960 兆赫1430-3500 兆赫3500-6000 兆赫 |
| 标称阻抗 | 50 欧姆 |
| 回波损耗 | 所有频段 -5 dB（或更好） |
| 增益 (617-960 MHz) | 1.2 分贝+/-1.2 分贝 |
| 增益 (1430-3500 MHz) | 2.5 分贝+/-1.5 分贝 |
| 增益（3500-6000 MHz） | 5.5 分贝+/-3.5 分贝 |
| 平均效率 (617-960 MHz) | 45% |
| 平均效率 (1430-3500 MHz) | 65% |
| 平均效率 (3500-6000 MHz) | 70% |
| 辐射模式 | 全方位 |
| 水平面 | 全方位 |
| 极化 | 垂直的 |
| 耐功率 | 3 瓦 |
| ESD保护 | 直流接地 |
| 总长度（直线） | 8.8 英寸（223.5 毫米） |
| 宽度 | 1.2 英寸（30.45 毫米） |
| 重量 | 1.7 盎司（50 克） |
| 连接器 | SMA-公 |
| 安装扭矩 | 初始扭矩：< 3 Ozf-in配对扭矩：12~21 Ozf-in |
| 工作温度 | -40° 至 +185°F（-40°C 至 +85°C） |
| 贮存温度 | -40° 至 +185°F（-40°C 至 +85°C） |
| 入口保护 | IP65 |
| 盐雾 | 96 小时 |
| 符合 RoHS 标准 | 是的 |
独立天线性能
5G-ANTM-SMA-D 性能模式显示在以下部分：
回波损耗（直线）
回波损耗（弯曲）
效率
峰值增益
增益图
5G-ANTM-SMA-D 平面图显示在以下一系列图形中：
增益图（弯曲）617-960 MHz
增益图（弯曲）1430-6000 MHz
增益图（直线）617-960 MHz
增益图（直线）1430-6000 MHz
机械制图
5G-ANTM-SMA-D的力学性能如下图所示：
安装说明
5G-ANTM-SMA-D 适用于室内使用。延长电缆、底座和其他配件单独出售。天线设计用于连接到设备上的专用天线端口。安装天线不需要特殊工具。
一般安全注意事项
| 警告 | 此警告符号表示危险。您处于可能导致人身伤害的情况。在操作任何设备之前，请注意与电路相关的危险，并熟悉预防事故的标准做法。使用每个警告末尾提供的声明编号，在该设备随附的翻译安全警告中找到其翻译。 |
| 警告 | 在闪电活动期间，请勿在系统上工作或连接或断开电缆。 |
| 警告 | 请勿将室外天线放置在架空电力线或其他电灯或电源电路附近，或放置在可能与此类电路接触的地方。安装天线时，请特别注意不要接触此类电路，因为它们可能会导致严重伤害或死亡。有关天线的正确安装和接地，请参阅国家和地方法规（例如，美国：NFPA 70，国家电气法规，第 810 条，加拿大：加拿大电气法规，第 54 节）。 |
| 警告 | 为了符合 FCC 射频 (RF) 暴露限制，天线应位于距离所有人身体至少 7.9 英寸（20 厘米）或以上的位置。 |
| 笔记 | 为了您的安全，并帮助您实现良好的安装，请阅读并遵守这些安全注意事项。 |
桅杆安装或建筑安装
以下说明适用于大多数桅杆安装或建筑安装安装。有关每个天线的具体安装说明，请参阅天线数据表和路由器硬件安装指南。
- 找人帮你——安装天线通常是两个人的工作。
- 选择您的安装地点时要考虑到安全性和性能。请记住，电力线和电话线看起来很相似。为了您的安全，假设任何架空线都会杀死您。
- 请联系您的电力公司。告诉他们您的计划，并请他们来看看您提议的安装。
- 不要使用金属梯子。
- 不要在潮湿或有风的日子工作。
- 穿着得体——穿橡胶鞋底和鞋跟的鞋子、橡胶手套和长袖衬衫或夹克。
- 如果组件开始掉落，请远离它并让它掉落。因为天线、桅杆、电缆和金属拉线都是极好的电流导体，所以即使这些部件中的任何一个与电源线最轻微的接触也会完成通过天线和安装器的电气路径。
- 如果天线系统的任何部分与电源线接触，请勿触摸或尝试自行拆除。致电您当地的电力公司将其安全移除。
- 如果电源线发生事故，请立即寻求合格的紧急帮助。
- 在安装地点的地面或水平面上组装新天线。
- 在地面上连接其同轴电缆并将天线连接到桅杆上。
- 确保升起或拆除桅杆时桅杆不会掉落。升起桅杆时，每两英尺使用一根耐用的非导电绳索固定。让助手照看绳索，准备好在桅杆开始坠落时将桅杆拉离任何危险（例如电源线）。
- 使用随天线提供的安装支架。
- 如果安装将使用拉线：
- 安装拉杆地脚螺栓。
- 估计拉线的长度并在升起桅杆之前将其剪断。
- 使用拉环将拉线连接到桅杆上。
- 在拉线（高而细的桅杆）安装的情况下，您必须至少有一名助手将桅杆保持直立，同时将拉线连接并拧紧到地脚螺栓上。
- 在桅杆的视线水平处贴上“危险”标签。
- 安装接地棒以消除任何静电积聚并将接地线连接到桅杆和接地棒。使用为此目的设计的接地棒，而不是备用管道。
未使用的天线端口
端口插头必须安装在任何未使用的天线端口中。
连接器上的防风雨帽可保护路由器内部免受水、热、冷和灰尘等环境因素的影响。它们在路由器出厂前安装在未使用的端口上。
在带有 N 连接器的端口中安装新天线时：
- 机箱安装天线 – 在安装机箱安装天线之前取下防风雨帽。
- 外部天线 – 取下防风雨帽，然后将支持的 Cisco 电缆连接到连接器。
实现最佳射频和天线性能的指南
天线是无线通信系统的重要组成部分。选择合适的天线、最佳天线位置或天线站点对于无线链路的最佳性能至关重要。
本节介绍了在 400-7125 MHz 频率范围内优化室内和室外地面无线电系统的射频性能的一般技巧。地面无线电系统的示例包括 4G LTE、5G NR、Wi-Fi、LoRa、LR-WPAN 等。在这种情况下，GPS SPS 不会被视为地面系统，因为信号是从太空接收的，而不是从另一个地面站点接收的。
由于天线通过空中传输和接收无线电信号，因此链路的整体 RF 性能容易受到 RF 障碍物和常见 RF 干扰源的影响，这会降低系统的吞吐量和范围。
请遵循这些准则来优化性能。如有疑问，请咨询合格的射频专业人士，并咨询您的解决方案合作伙伴以获取具体建议。
天线型号选择和性能
规划安装时请考虑以下事项：
- 选择天线时，请确保它覆盖感兴趣的频率范围或频带，并且它具有良好的 RF 参数，例如天线效率、VSWR 和适用于您的应用将与此天线一起使用的每个频率范围的辐射方向图。
- 天线模式很重要。全向天线具有较低的增益，但允许在所有方位角方向上与设备进行通信。定向天线将波束集中在特定方向，使其成为点对点通信的理想选择。
- 当系统具有多个用于接收和/或发送的 RF 端口时，例如 4G LTE、5G NR 或 Wi-Fi，强烈建议使用合适的天线填充所有 RF 端口以利用 MIMO，而不是依靠单个端口或单个天线来节省成本。有关 MIMO 优势的详细说明，请参阅 MIMO 部分。
- 对于支持多个射频端口和多种射频标准（如 LTE、Wi-Fi 和 GPS）的射频系统：考虑使用在同一天线罩（盖板）下集成多个天线的多元件天线。与为每个 RF 端口部署和安装分立的单端口天线相比，这样做可以降低成本。
- 对于固定基础设施设备之间的通信，例如网状节点或点对点回程链路，每个设备都应该有一个具有相同极化的天线。如果与可能随机定向的移动设备通信，请考虑双极化天线，例如具有垂直和水平或倾斜 +45° 和 -45° 极化元件的天线。
天线环境规格
所选天线必须具有适合其部署环境的机械和环境规格。例如，运输的冲击和振动规范、海洋和石油和天然气行业的耐腐蚀结构，或户外部署的 IP（入口保护）等级。室内天线通常不适合恶劣的工业环境。请与您的系统集成商核实您的应用程序的环境要求。
天线配件和安装
规划安装时请考虑以下事项：
- 仔细考虑您的安装中可能需要除天线之外的其他射频附件类型，例如射频电缆、避雷器或射频适配器。由于电缆中的射频信号损失，最好尽量减少长射频电缆的运行。较细的射频电缆具有更多的射频损耗，较粗的电缆柔韧性较差且价格较高。
- 仔细考虑天线的物理安装方式，因为这可能会影响天线的选择。例如，螺柱安装机械安装设计比桅杆安装天线更适合安装在电气柜顶部。
- 对于室外部署，请遵循天线的安装说明。在接口配对之前，最好在无线电的射频端口和任何天线或附件射频端口上保留保护盖。这减少了污染、连接器内积水或冷凝的机会，或射频接口的意外损坏。
MIMO 性能和阵列
与单天线系统相比，MIMO 系统具有更高的 SNR、更高的可靠性和更高的吞吐量。用更专业的术语来说，与单天线相比，MIMO 提供阵列增益、分集增益和复用增益。
- 阵列增益——通过相干组合来自多个天线的信号来提高 SNR（信噪比）。例如，通过波束成形技术提高 SNR。
- 分集增益——通过减轻深度衰落或强破坏性电磁波干扰来提高可靠性。例如，在双天线系统中，如果一个天线在给定时刻由于其所在位置的 EM 破坏性零点而经历深度衰落，则另一根天线不太可能在同一时刻出现零点，并且组合 SNR 保持不变在一个可靠的水平。相比之下，单个天线的 SNR 会在良好的 SNR 和非常差的 SNR 之间波动，并且可靠性会降低。
- 多路复用增益——通过同时在多个空间流上发送独立数据来增加系统容量或吞吐量。流的数量不能多于天线的数量。例如，要支持三个空间流，至少需要三个天线。通常可能存在用于分集或冗余的附加天线，例如在 4×4:3 或具有 3 个空间流的 4×4 MIMO 的情况下。
如果在阵列中为 MIMO 系统部署多个单元天线，请确保天线之间有足够的间距。全向元件通常应在最低工作频率下至少相隔一个波长。
考虑以下：
- 对于在 2.4、5 和/或 6 GHz 频段运行的 Wi-Fi 系统，空间元素至少相距 5 英寸（12.5 厘米）。
- 对于最低工作频率为 617 MHz 的 4G LTE 和 5G 系统，空间元素至少相距 20 英寸（50 厘米）。
- 请注意，多元件 MIMO 天线内部的元件间距通常小于一个波长。然而，多元件天线在设计时考虑了 MIMO 性能，通过 MIMO 元件之间的方向图、极化和隔离提供天线分集。
天线选址和定位
规划安装时请考虑以下事项：
- 提前规划天线位置。天线的理想位置是在它试图与之通信的对方的 LOS（视线）内。在 LOS 条件下，信号直接在两个通信节点之间传播，而不依赖于从墙壁或其他结构反弹的信号到达对方。这在实践中有时是不可能实现的，但在优化天线位置时要牢记这一有用的目标。
- 虽然保持射频电缆较短是件好事，但最理想的做法是将天线置于提供所需覆盖范围的最佳位置。
- 对于涉及多个单元在复杂的城市或工业环境中相互通信的大型部署，请考虑运行 RF 传播建模研究来预测近似模拟覆盖图并确定单元的初始位置。传播研究可以通过在物理安装基础设施之前发现和缓解射频覆盖问题来帮助降低总体部署成本。
- 使天线远离金属障碍物，例如暖气和空调管道、大型天花板桁架、建筑上层建筑和主要电力电缆线路。一个例外是天线设计为安装在接地平面上。如果安装在接地平面上，请将天线安装在远离相邻障碍物的平坦金属表面上。
- 强烈建议不要将天线直接安装在路由器或接入点 (AP) 上，除非路由器或 AP 专门设计为直接安装天线。专为直接安装天线而设计的产品专门解决了以下每个问题。
- 将天线安装在远离路由器的原因包括：
- 路由器位置可能不是天线与对方进行无线通信的最佳位置，因此路由器和天线可能需要位于不同的位置。
- 路由器周围可能有杂乱的以太网电缆和电源线，这会阻碍天线信号。
- 许多路由器，例如 IR1835，都是模块化的。它们具有用于 Wi-Fi、4G LTE 或 5G NR 的插入式射频模块，例如 WP-WIFI6、P-LTEAP18-GL、P-5GS6-GL。这些模块的射频连接器间隔很近，虽然在机械上可以安装四个或五个直接连接的天线，但由于间隔很近的天线之间的相互失谐，这将导致天线的射频性能显着下降。强烈建议在模块化机箱中将天线安装在远离机箱的位置。
- 如果在室内安装天线，请考虑建筑结构中使用的材料的密度和电磁特性决定了信号可以通过的墙壁数量，并且仍然保持足够的覆盖范围。
- 纸和乙烯基墙壁对信号穿透的影响很小。
- 实心和预制混凝土墙将信号穿透限制在一堵或两堵墙上，而不会降低覆盖范围。
- 混凝土和木块墙将信号穿透限制在三到四堵墙。
- 一个信号可以穿透五六面由石膏板或木头构成的墙壁。
- 厚的金属壁会导致信号反射，导致穿透力差。
- 间隔为 1 到 1 1/2 英寸（2.5 到 3.8 厘米）的链节围栏或金属丝网充当谐波反射器，可阻挡 2.4-GHz 无线电信号。
- 将天线安装在远离微波炉和 2 GHz 无绳电话的地方。这些产品可能会导致信号干扰，因为它们的工作频率范围与您的天线所连接的设备相同。
安装天线
要将天线连接到设备，请执行以下步骤：
- 如有必要，取下天线端口盖。
- 将天线的连接器与相应的天线端口对齐。
- 轻轻地将天线推入端口。
- 用手拧紧天线。
- 请参阅技术规格中列出的扭矩值。
所需工具和设备
无需工具即可将天线安装到设备上。但是，您可能需要 ¾ 英寸。(19-mm) 开口扳手或组合扳手（或活动扳手）卸下天线端口盖。
有关安装接入点所需工具的信息，请参阅相应的设备文档。
选择安装位置
该天线旨在创建全向广播模式。为了实现这种模式，接入点的安装应远离辐射元件侧面的任何障碍物。如果安装位置在建筑物或铁塔的一侧，则天线方向图在建筑物或铁塔一侧会退化。
一般来说，天线离地面越高，它的性能就越好。一种做法是将天线安装在屋顶线上方约 5 到 10 英尺（1.5 到 3 m）处，并远离所有电源线和障碍物。