Антенны для смартфонов: Что вы знаете про антенны в вашем смартфоне?

Антенна для смартфона за 3 минуты

Простейший способ увеличить уровень сигнала Вашего сотового телефона за несколько минут. Вам не понадобится абсолютно ничего кроме кусочка провода определенной длины. Этот метод определенно поможет в сложной жизненной ситуации.
Перед доработкой сотового телефона я показываю начальный уровень сигнала.

Сейчас он равен: минус 99 дБ — 7 единиц.
Разбираем смартфон, а именно снимаем заднюю крышку. Под ней прячутся сим-карты, батарея и тп. Нас интересуют антенные разъемы.

Обычно, разъем один для подключения внешней антенны GSM, но иногда их может быть несколько: wi-fi, 4G, 3G. Смотрите подписи к ним. Нас интересует гнездо GSM.

Изготовление простейшей антенны для сотового телефона

Теперь необходимо взять кусочек провода в изоляции, с центральной жилой такого диаметра, которая вставится в центральное гнездо этого разъема. Проводок необходимо оголить с одной стороны для подключения.

Но тут не все так просто: у этого проводка должна быть определенная длина, чтобы он работала максимально эффективно в качестве внешней антенны.
А именно, длина его должна быть 1/4 от длины волны. Длину волны можно вычислить по частоте на которой работает Ваш сотовый.
Большинство телефонов работают в диапазоне, где средняя частота будет 1,9 Ггц. Но бывают и исключения как в моем случае — 0,8 Ггц.
Теперь необходимо вычислить длину волны, для этого можно воспользоваться многочисленными онлайн сервисами в сети.
Итак:

• Для частоты 0,8 ГГц — 38 см, теперь делим на 4 и получаем длину проводка антенны — 9,5 см.
• А для частоты 1,9 ГГц — 16 см, делим на 4 и получаем — 4 см.

Обрезаем нужную длину провода и вставляем оголенным концом в разъем для антенны.

Его можно согнуть с верху, чтобы он не выступал за пределы корпуса.

Распределим его в районе аккумуляторной батареи.

Антенну удерживаем пальцами, можно закрепить кусочком скотча.

Закрываем заднюю крышку смартфона.

Результат виден сразу. Уровень возрос до минус 85 дБ и составил 14 единиц, что довольно неплохо.

Ну уж если Вы оказались в полностью безвыходной ситуации и не можете рассчитать длину проводка — возьмите любой отрезок.
Всем пока.

Смотрите видео

Усиливая неусиляемое — android.mobile-review.com

6 июля 2020

Александр Носков

Facebook

Twitter

Вконтакте

Можно ли усилить прием сотового сигнала смартфона? Насколько адекватен «забор» в статус-баре и другая информация.

В сети полно мертворожденных инструкций, рассказывающих как
усилить сигнал приема телефона или смартфона. Обычно они называются «5-10
способов улучшить связь», а внутри находится бесполезная информация. Авторов
даже не смущает тот факт, что человек, который клюнул на заголовок, скорее
всего нуждается в связи на охоте, на рыбалке или в деревне. И поэтому читателя
возмутят советы вида «таки используйте Wi-Fi,
если сотовый сигнал не проходит» или «используйте внешнюю антенну». Читатель
сморит на свой смартфон, на статью, на фото автора и понимает, что отверстие,
куда в теории можно воткнуть штекер внешней антенны, есть только у одного объекта.
Подобные мысли и побудили написать этот материал, в котором попробуем
разобраться в причинах и следствиях. И найти практическое решение по усилению
сигнала приема для наших смартфонов.

Забор в статус-баре

Как и любое устройство, использующее для связи радиоволны, наш
смартфон тем лучше ловит сеть, чем ближе он находится к источнику сигнала
(сотовой вышке). Уровень этого сигнала через определенный алгоритм выводится на
экран смартфона в виде «дощечек забора». Казалось бы, больше «дощечек» – сигнал
сильнее, меньше «дощечек» — сигнал слабее. Но уже на этом этапе пользователь
введен в заблуждение и тому есть объективные причины:

— Современные модемы наших смартфонов по умолчанию работают
в смешанном режиме. Это означает, что модем должен постоянно анализировать все
диапазоны поступающих сигналов и быстро переключаться между ними, выбирая
оптимальный. В густонаселенных районах такие переключения могут происходить с
периодичностью несколько раз в минуту. Жизнь такова, что если смартфон показывает
полную шкалу и ярлычок LTE в верхнем баре, то это совсем не означает отличный прием в сети
или доступность мобильного интернета на полной скорости.

— Показываемый пользователю «забор» на самом деле отображает алгоритм конкретного производителя. Именно эмпирическое представление производителя об уровне сигнала видит на экране пользователь, а не реальную картину. Так как, никакого стандарта по отображению силы сигнала для сотовых устройств не существует в природе. Отсюда и сопутствующие проблемы – производитель может дорисовать «дощечек», чтобы создать себе конкурентное преимущество. И не нарушит ни одного закона при этом.

Все режимы работы модема Qualcomm в кастомной прошивке (AICP, Android 10)

— Более длинные волны сигнала 2G заведомо имеют
больший радиус уверенного приема, чем у 3/4G. Из личного опыта знаю, что разница между расстоянием уверенного
приема 2G и более современными стандартами связи может составлять
десятки километров. Но, пользователь не всегда может рассчитывать на своевременное
переключение модема смартфона на более сильный сигнал. В силу плохого
программного обеспечения (прошивки), или из-за желания сэкономить и покупки
дешевого смартфона с древним модемом внутри. Любители кастомных прошивок знают
об этом лучше всех, а улучшенный энтузиастами модем (как ПО) может в корне улучшить
работу смартфона.

— Как часто обновляется информация в статус-баре смартфона? Для этого показателя также не существует стандартов, он ничем не регламентируется, от модели к модели период обновления может разниться от нескольких секунд до 15 минут. В любом случае, пользователь с высокой долей вероятности не получает объективные данные.

Констатируем пренеприятный факт – по умолчанию, индикатор связи
(забор) в верхнем баре смартфона на самом деле имеет всего три положения:

1. Модем
   «чего-то поймал»
2. Модем
   «ничего не поймал»
3. Модем
   не работает или в смартфон не вставлена SIM-карта

Что хотел бы видеть продвинутый пользователь смартфона в статус-баре?

Ответ напрашивается сам собой, если смартфон использует три протокола
подключения сотовой связи (2G,
3G и
4G), то и индикаторов
должно быть тоже три. Это позволит правильно оценить возможность совершения
звонка «из леса» и избавит от лишней суеты со стороны пользователя. Совсем
другой вопрос, как это реализовать на практике, ведь в верхнем баре не так
много места. Возможно, производителям ПО стоит вдохновиться интерфейсом десктопной
ОС и визуализировать отображение сигнала в виде трех шариков, меняющих свой
цвет от зеленого (хороший прием) до красного (плохой прием)? Как считаете?

Уверенный прием 2G, плохой 3G, не работающий 4G. Быстрого интернета не будет, но позвонить можно

На данный момент времени существует только один способ хоть как-то узнать о силе приема разных протоколов сотовой связи в данном конкретном месте, и заключается он в использовании стороннего ПО. Очень рекомендую к использованию приложение «Сотовые Вышки, Локатор», которое одинаково хорошо работает на версиях Android 4.3 и 10.

Для оценки окружающего пространства на наличие сотовых вышек с помощью этого приложения придется в ручном режиме выбирать тип подключения и тестировать каждый из них в отдельности. Настройки фильтра используемых Android OS протоколов связи находятся по пути: Настройки→Сеть и Интернет→Мобильная сеть→Предпочтительный тип сети. На скриншоте из раздела «Забор в статус-баре» указано большое количество вариантов подключения, такого обилия в смартфоне «только что из магазина» не бывает в принципе. Не смущайтесь, это одно из преимуществ Open Source софта, о котором недавно писал Алексей Подболотов. И лишний раз напоминает нам о том, как производитель ограничивает права пользователя из корыстных побуждений, побуждает любопытных граждан изучать вопросы прошивки смартфона. Но и локализованная прошивка от проиводителя позволяет более-менее протестировать сеть в разных режимах.

«Усиление»
сигнала

Практически невозможно добиться усиления сигнала как такового
подручными средствами. В арсенале пользователя всего несколько приемов, которые
могут помочь не усилить прием, нет, всего лишь дозвониться. Звучит банально, но
вот что может сделать застрявший в лесу турист (или менеджер на работе):

Стандартные советы:

1. В принудительном порядке перейти в режим «только 2G» и попробовать позвонить. Возможно, придется перегрузить смартфон или выключить и включить «режим полета», модемы смартфонов часто «подвисают» в условиях очень плохого приема сотового сигнала. Принудительное отключение других частот избавит модем от постоянных «рысканий» в сети. Возможно, ближайшая сотовая вышка не поддерживает 2G, попробуйте выставить «только 3G/WCDMA».
2. С помощью стороннего приложения определить местоположение ближайшей сотовой вышки (почти все сторонние приложения запоминают трек и расположение вышек по пути), убедиться в том, что между смартфоном и вышкой нет преград (холмы, особо густой лес, толпа граждан с сотовыми телефонами, несколько толстых стен и т. д.). Возможно, для совершения звонка придется залезть на дерево или подняться на верхний этаж здания.
3. Снять со смартфона чехол и попробовать позвонить. В условиях крайней необходимости ничем нельзя брезговать, даже если это позволит поднять эффективность всего на 0,001%.

Нестандартные советы:

Репитер, внешний аакумулятор и антенна.

1. Приобрести в магазине репитер сотовой связи, подключить к нему внешний аккумулятор с розеткой 220В и антенну. Носить в отдельном рюкзаке.
2. Брать в поход тканевое ведро и пакет из плотно пластика. Ведро наполняется из ближайшего источника воды, в пакет укладывается телефон и погружается в ведро, звонки осуществляется по гарнитуре. Внимание! Этот способ не имеет научного объяснения, и, в свете всего указанного выше, непонятно откуда берутся дополнительные «дощечки» в «заборе» статус-бара смартфона. Возможно, мы наблюдаем всего лишь многократное отражение пилотного (базового) сигнала сотовой вышки. Тем не менее, почему бы не попробовать?

Заключение

Как и в случае с другими базовыми параметрами, выводимыми на экран смартфона, нельзя говорить о какой-либо объективности в показываемом нам «заборе». Все производители по-разному видят отображение уровня сигнала и пишут свои уникальные алгоритмы. Отдельно хочется похвалить разработчиков iPhone, чей алгоритм учитывает находящийся рядом смартфон, воспринимает его как помеху и убирает в индикаторе одну-две «дощечки», у конкурентов такое встречается редко.

Наши смартфоны – это в первую очередь устройства связи. Но,
как показывает практика, пользователь почти не может управлять поведением
модема. В самых обычных радиостанциях часто можно встретить вредный для здоровья
специальный режим работы усилителя сигнала, дающий в случае необходимости еще
несколько сот метров приема. В смартфонах тоже есть свои усилители сигнала, но
пользователь не имеет к ним доступа, не может заставить их работать на пределе
(путем повышения тока) и по этой причине вынужден залезать на верхушку ели или
крышу дома. С другой стороны, при переходе со смартфона одной марки на другую, пользователи
огорчаются или радуются изменению «силы приема сигнала», не догадываясь, что
обсуждают предпочтения производителя, а не объективные параметры. Старые «фишки»,
которые срабатывали на портативных 3G/4G-модемах
(например, обматывание модема медной проволокой и вывод длинного хвоста на
несколько метров) не применимы в смартфонах, а игры с «усилением сигнала водой»
мало применимы на практике. И что с этим всем делать не знает никто.

Еще один народный способ «поймать сеть» — отправить смартфон в небо на воздушном шаре. В оригинальном ролике канала KREOSAN речь идет о подключении к мобильному интернету в условиях пригорода, но и для голосовых вызовов тоже сойдет, если пользоваться Bluetooth-гарнитурой

Друзья, может быть вы знаете работающий и портативный способ
«усиления сигнала» для смартфона? Поделитесь в комментариях, не стесняйтесь.

Адаптер [антенна] для беспроводной зарядки смартфонов внешний Saitake QI (с разъемом microUSB)

Если ваш смартфон не поддерживает стандарт беспроводной зарядки QI, внешний адаптер Saitake позволит решить эту проблему, причем для его установки телефон не надо разбирать, не говоря уже о том, чтобы паять какие-то контакты.

Смотреть все разновидности Адаптер [антенна] для беспроводной зарядки смартфонов внешний Saitake QI

Возможностью удобной и быстрой беспроводной зарядки смартфонов пользуется все больше счастливых обладателей их последних моделей, но что делать тем, чей телефон немного старше, или его изготовители не позаботились о совместимости с Qi-стандартом? Выход есть, это адаптеры-антенны Qi-стандарта, многие из которых устанавливаются внутри смартфона и часто требуют припаивать их контакты к его микросхемам. Но внешний адаптер беспроводной зарядки Saitake устанавливается гораздо проще, и это не требует никаких специальных навыков!

Почему внешний адаптер для беспроводной зарядки смартфонов Saitake QI стоит купить прямо сейчас:

• Адаптер просто вставляется в разъем для зарядки смартфона и прилегает к его корпусу, после чего на телефон можно одеть футляр или чехол, и они не будут мешать беспроводной зарядке, потому что между адаптером и зарядным устройством позволяется расстояние до 5 мм.
• Беспроводная зарядка это не только удобно, она так же продлевает срок «жизни» порта для зарядки в смартфоне, потому что вы фактически перестаете им пользоваться, а его поломка является самой частой причиной сдачи телефона в ремонт, который стоит недешево.
• Эффективность зарядки через адаптер всего на 10% ниже, чем у смартфонов с поддержкой Qi-стандарта, таким образом, проигрыша во времени почти нет.

Характеристики:

• Вход: 5V, 1A
• Выход: 5V, 0.65-0.72A
• Эффективность: ≥ 65%
• Расстояние для зарядки: ≤ 5 мм
• Совместимость:
  Модель STK-I6: для разъемов смартфонов iPhone6/iPhone6 plus
  Модель STK-TY3: для смартфонов со стандартным разъемом Micro-USB (например, Samsung)
• Вес: 5 г

Излучение от смартфонов: насколько это опасно и как себя защитить?

28 февраля 2018

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Китайские бренды производят аппараты с самым высоким уровнем излучения

Современные люди проводят огромное количество времени, общаясь по мобильным телефонам, но лишь немногие понимают, как именно они работают и как воздействуют на наш организм.

Насколько вредно излучение, исходящее от вашего мобильного?

Может ли постоянное использование телефона привести к возникновению раковой опухоли?

Можно ли что-нибудь сделать, чтобы защитить себя от вредного воздействия?

В течение многих лет ученые пытаются ответить на эти вопросы, но до сих пор не было опубликовано ни одного убедительного исследования, которое бы поставило точку в этих дебатах.

Что мы точно знаем, так это то, что мобильная связь производит электромагнитные волны в радиочастотном диапазоне, которые относят к неионизирующему излучению.

Эти волны гораздо слабее, чем ионизирующее излучение — вроде рентгеновских лучей, ультрафиолетового и гамма-излучения, способных проникать через ткани организма и наносить вред клеткам, меняя структуру ДНК. Однако полностью воздействие этого типа излучения на человеческий организм до сих пор не изучено.

Мир вокруг нас пронизан всевозможными радиоволнами: ультракороткие волны, на которых работают местные радиостанции, микроволновое излучение, производимое СВЧ-печками, тепловое излучение и видимый свет.

Известно, что неионизирующее излучение не обладает достаточной энергией, чтобы напрямую причинить вред структуре ДНК на клеточном уровне.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Риск, который представляют сотовые, полностью не изучен

Однако согласно инофрмации, размещенной на сайте Американского онкологического общества (ACS), существуют вполне реалистичные опасенияотносительно того, что сотовые телефоны могут увеличивать риск возникновения опухолей мозга и других видов опухолей в области головы и шеи.

При чрезвычайно высокой интенсивности радиоволны могут нагревать ткани тела. Именно на этом принципе основана работа микроволновых печей.

Несмотря на то, что энергия, излучаемая мобильными телефонами, неизмеримо ниже, и ее недостаточно для того, чтобы повысить температуру в человеческом организме, исследователи из ACS говорят, что ясности в вопросе, причиняют ли они вред здоровью человека, нет, и в качестве меры предосторожности советуют по возможности сократить пользование мобильными.

Телефоны, излучающие больше и меньше всего

Чтобы измерить потнециальные риски для здоровья, которые несет с собой излучение, ученые предложили единицу измерения — удельный коэффициент поглощения (Specific Absorption Rate — SAR) электромагнитной энергии.

Это показатель электромагнитной энергии, которая поглощается в тканях тела человека во время пользования мобильным устройством.

Этот показатель варьируется в зависимости от марки и модели телефона, и производители обязаны сообщать, каков максимальный уровень SAR, излучаемый их товаром.

Эта информация должна быть доступна в интернете или же содержаться в инструкции по пользованию телефоном, однако мало кто из потребителей обращает на нее внимание.

Федеральное ведомство по радиационной защите ФРГ (BfS) создало базу данных, в которых сравниваются новые и старые смартфоны, чтобы посмотреть, какие из них излучают сильнее всего.

На первом месте — с самым высоким уровнем излучения — оказались китайские бренды, такие как OnePlus и Huawei, а также Lumia 630 компании Nokia.

• Nokia Lumia 630 1,51

• Huawei P9 Plus 1,48

• Huawei GX8 1,44

• Huawei Nova Plus 1,41

Getty Images

Также были опробованы телефоны iPhone 7 (на 10-м месте), iPhone 8 (на 12-м) и iPhone 7 Plus (15-е место), как и Sony Experia XZ1 Compact (11-е место), ZTE Axon 7 mini (13-е) и Blackberry DTEK60 (14-е).

К сожалению, не существует каких-либо универсальных рекомендаций на предмет «безопасного» уровня мобильного излучения, однако в Германии, например, действует правительственный орган Der Blaue Engel («Голубой ангел»), который устанавливает экологические стандарты и уже зарекомендовал себя как надежное руководство для потребителя.

Этот орган считает безопасными только те мобильные телефоны, у которых показатель SAR не превышает 0,60 ватт на кг.

Все телефоны, которые попали в их список, имеют уровень SAR, вдвое превышающий этот показатель, а возглавлят список модель OnePlus 5T с показателем в 1,68 ватт/кг.

Меньше всего излучения исходит от таких смартфонов, как Sony Experia M5 (0,14), Samsung Galaxy Note 8 (0,17) и S6 edge+ (0,22), Google Pixel XL (0,25) Samsung Galaxy S8 (0,26) и S7 edge (0,26).

Чтобы проверить уровень излучения вашего телефона, загляните в прилагавшуюся к нему инструкцию или зайдите на вебсайт производителя, или же вы можете посетить сайт Федерального агентства связи США.

Как избежать воздействия излучения?

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Избегайте близкого контакта с антенной телефона

Самый мощный радиосигнал — у передающей антенны, которая у современных смартфонов скрыта внутри корпуса.

Волны теряют энергию и слабеют по мере удаления от телефона.

Большинство пользователей во время разговора держат мобильный у уха, однако чем ближе антенна к голове, тем выше ожидаемое воздействие излучаемой энергии, согласно ACS.

Как полагают ученые, ткани, находящиеся ближе всего к корпусу телефона, поглощают больше энергии, чем те, которые располагаются дальше, и есть способы, которые помогут свести к минимуму вредное воздействие:

• Сократите количество времени, которые вы проводите, общаясь по телефону.

• Пользуйтесь динамиками телефона или гарнитурой — таким образом вы сможете держать телефон на удалении от головы.

• Располагайтесь, по возможности, как можно ближе к мачте сотовой связи: мобильные телефоны настраиваются таким образом, чтобы по минимуму затрачивать энергию для получения хорошего сигнала. Чем дальше вы находитесь от мачты (или внутри здания или места, где плохой прием), тем больше энергии потребуется вашему телефону для получения хорошего сигнала.

• Выбирайте аппараты с низким показателем SAR.

Конструкция антенны для смартфонов и сотовых телефонов

Конструкция антенны смартфона (или конструкция антенны сотовой связи, конструкция антенны мобильного телефона и т. Д.) Разумно
сложный. Существуют требования к операторам связи (от операторов сотовой связи, таких как AT&T, Orange, China Mobile и т. Д.),
и нормативные требования (например, от FCC). Вдобавок есть несколько антенн.
на каждом телефоне:

LTE (4G) — диапазон 17 (704-746), диапазон 13 (746-790), диапазон 5, диапазон 8, диапазон 4, диапазон 2, диапазон 1, диапазон 7 (2500-2690)

Количество полос частот увеличивается с каждым годом. Телефон, разработанный для рынка США, может
поддерживает только GSM850, PCS, Band 5 (LTE и UMTS), Band 2 (LTE и UMTS). Некоторые компании пытаются развивать мир
телефоны, поддерживающие все диапазоны, что значительно усложняет конструкцию антенны.

Следует отметить несколько моментов относительно частотных диапазонов. Во-первых, многие полосы перекрываются. Например,
GSM850, UMTS Band 5 и LTE Band 5 имеют один и тот же частотный диапазон. Следовательно, антенна, которая хорошо работает для одного
из этих групп будут хорошо работать для других групп.[Есть некоторые эффекты, которые должен учитывать разработчик антенны
имейте в виду, что разные типы модуляции, такие как GSM850 и UMTS Band 5, будут иметь разные усилители мощности (PA),
так что SAR будет другим, и это нужно будет проверить, чтобы убедиться, что не возникает проблем при модуляциях.]

Во-вторых, обратите внимание, что частоты передачи, как правило, являются нижним пределом диапазона, а частота приема
частоты на верхнем конце диапазона. Например, для диапазона 5 UMTS диапазон передачи (Tx)
составляет 824–849 МГц, а полоса приема (Rx) составляет 869–894 МГц.

Основная антенна сотовой связи почти всегда находится на нижнем конце устройства. В
Причина этого в том, что требования SAR и спецификации TRP носителя при установке на манекен
голова (назовем ее «головной спек»). Проиллюстрируем «головную» проблему. Допустим, антенна
излучает TRP 20 дБмВт (это 100 мВт — см.
страница децибел). Это означает, что ГТО
составляет 20 дБмВт, когда телефон изолирован (без потерь из-за человеческого тела).Если телефон потом замерял при
рядом с головой человека ГТО будет уменьшаться из-за поглощения человеческим организмом. Поглощение будет
будет меньше, если основная антенна соты находится в нижней или нижней части телефона, потому что большая часть
антенна будет дальше от головы.

Требование к некоторому репрезентативному оператору продавать телефон в США можно резюмировать ниже:

Таблица I. Пример требований к спецификациям оператора связи в США.

Давайте начнем с конструкции антенны, и мы начнем с теоретических основ. Напомним, что
дипольная антенна должна иметь длину примерно полволны, чтобы иметь разумную
эффективность антенны и
полоса пропускания антенны.
Первое, что нам нужно знать, это какова самая низкая частота работы — это будет
самая длинная длина волны — и, следовательно, поможет нам определить общий размер антенны. Скажем наш
нижняя полоса где-то около 810 МГц.Тогда длина волны c / f = 300e6 / 810e6 = 37 см, поэтому полуволны
составляет примерно 18,5 см или 7 дюймов. Теперь — каков размер нашего портативного мобильного телефона? Обычно он составляет около 5-7 дюймов.
длинная. Усвойте последние несколько предложений. Что они имеют в виду?

Для эффективного излучения на частотах мобильного / сотового телефона антенна должна
по существу быть размером всего устройства. Это означает, что антенна не является изолированным компонентом, но будет
используйте всю структуру телефона, чтобы сделать антенну.

Последний абзац важен для понимания конструкции антенны сотовой связи для мобильного телефона. Мы можем проиллюстрировать
это на рисунке 1, который показывает эволюцию дипольной антенны в антенну сотового телефона:

Рисунок 1. Эволюция дипольной антенны в антенну сотового телефона.

На рисунке 1 (а) показана простая проволочная дипольная антенна. Нет необходимости располагать антенный ввод в центре.
диполя, поэтому он может сместиться от центра. Кроме того, если общий объем антенны увеличивается,
это, как правило, хорошо влияет на полосу пропускания антенны.На рисунке 1 (b) показана дипольная антенна без централизованного питания с
одна толстая рука. Обратите внимание, что толстый рычаг по существу будет состоять из шасси мобильного телефона (заземляющей панели).
устройства). На Рисунке 1 (c) верхнее плечо извилисто, чтобы увеличить длину дипольной антенны, и
оттуда антенна при желании может быть преобразована в перевернутую F-антенну.

Пример покажет это. Обратите внимание на антенну Palm Pre, антенны которой видны на Рисунке 2:

Рис. 2. Антенны Palm Pre с упрощенной схемой.

Давайте поговорим немного подробнее о сотовой антенне на Рисунке 2 (смартфон Palm Pre). Есть два извилистых
оружия, которые, по сути, являются обеими МРС. Наиболее трудным для охвата частотным диапазоном обычно является полоса низких частот,
потому что это самая низкая частота и требует больше всего места. Следовательно, сначала будет спроектирована антенна.
для диапазона низких частот. Затем можно добавить меньшее плечо для диапазона высоких частот (сотовые частоты 1800 МГц). Этот
Вот почему меньшее плечо дипольной / IFA-антенны добавлено на рисунке 2.

Процесс проектирования антенны начнется с макета, а затем разработчики попробуют простой диполь или IFA,
и итеративно оптимизируйте его, чтобы получить необходимые полосы частот. Для этого потребуется
хорошее количество
согласование импеданса.

Это краткое изложение конструкции первичной сотовой антенны. Обратите внимание, что
Поляризацию антенны на самом деле невозможно спроектировать, особенно для диапазона низких частот, так как вы
вынужден использовать дипольную структуру, как на рисунке 2.Это означает доминирующую поляризацию вашего
антенна сотовой связи будет вертикальной (VP), как показано на рисунке 2.

Перевод характеристик несущей в характеристики антенн

Операторы сотовой связи указывают свои характеристики в дБм, например TRP должен быть 20 дБм в диапазоне 5. Что
это значит для антенны? Первое, что следует определить, это какой уровень проводимой мощности.
будет выходить из радио. Кондуктивная мощность измеряется путем подключения к передатчику нагрузки 50 Ом и измерения
сколько мощности передается.Если разработчики радиостанций решат, что они могут обеспечить максимальную выходную мощность 23 дБмВт,
то TRP 20 дБмВт по сути означает, что ваша антенна должна иметь
эффективность антенны
около -3 дБ в этой полосе.

Точно так же, если спецификация несущей для TIS составляет -101 дБмВт, вам нужно будет измерить кондуктивную чувствительность.
вашего устройства. Если вы определили, что чувствительность вашего радио составляет -107 дБмВт, это говорит о том, что
эффективность антенны должна быть больше -6 дБ, чтобы соответствовать вашим требованиям.Обратите внимание, что
для чувствительности вам также нужно беспокоиться о
desense.

Спецификация SAR не так проста. Быстрого перевода TRP в значение SAR нет. Это требует
реальное измерение или моделирование SAR, а также некоторая итерация дизайна для снижения SAR при сохранении
эффективность антенны.

Характеристики КСВ

Не существует фиксированных «правил КСВН» для дизайна сотовых телефонов. Большинство людей, которые не работают с антеннами, будут
скажу вам, что
Сопротивление антенны согласовано с 50 Ом.Однако, учитывая относительно небольшой объем антенны и относительно большую требуемую полосу пропускания,
Импеданс редко бывает ровно 50 Ом. Обычно КСВ меньше 3, причем 2 очень приемлемо.

HTC One

Надеюсь, теперь вы немного разбираетесь в конструкции антенны сотовой связи и связанных с этим трудностях. С надеждой,
если вы задумаетесь, то поймете, почему практически невозможно иметь мобильный телефон с
полностью металлическая задняя часть (где бы могла быть другая половина вашей дипольной антенны?).

У HTC One 2013 года довольно инновационная антенна. Задняя сторона устройства изображена на рисунке 3:

Рисунок 3. Алюминиевая задняя панель HTC One — каждая неметаллическая линия связана с антенной.

Имеют ли смысл маленькие горизонтальные белые линии, глядя на заднюю часть HTC one и понимая, что мы
теперь про антенны знаете? Конструкторам пришлось сделать в алюминии тонкий неметаллический зазор, чтобы
чтобы антенна могла излучать. Это очень сложный дизайн, потому что
металл на задней панели телефона создает много паразитной емкости (которая не будет излучать). Следовательно
здесь дизайнеры очень жестко придерживались границы между конденсатором и антенной. Чтобы получить двойной
полосу, им пришлось бы проявить творческий подход с согласованием импеданса и, вероятно, использовать адаптивное переключение
техники (разные состояния переключателя для разных частотных диапазонов). Хорошая новость в том, что это работает,
и это делает его отличным дизайном антенны!

Создание антенн для смартфонов, которые прекрасно сочетаются друг с другом

Заманчиво думать, что ответ состоит в том, чтобы просто использовать антенны меньшего размера или упаковать их ближе друг к другу, но существуют фундаментальные ограничения на размер и размещение антенны.Антенны излучают энергию в виде электромагнитных волн во многих направлениях. С одной антенной все хорошо. Но поставьте рядом с ней еще одну антенну, и эта вторая может быть заглушена сильным сигналом, исходящим от первой, что сделает ее глухой к более слабому сигналу, который она должна принимать.

Две антенны — это плохо. Но в наши дни типичное интеллектуальное устройство может иметь гораздо больше. В их ряды обычно входят одна или две антенны для Wi-Fi, одна для Bluetooth, одна для GPS и две или четыре для сотовой связи 4G LTE.

Такое множество LTE-антенн является нормой, поскольку позволяет телефонам избегать выпадений, в том числе тех, которые возникают, когда ваша рука закрывает одну антенну, что может быть особенно неприятно во время разговора. Наличие нескольких антенн для одного и того же канала связи также позволяет операторам сотовой связи объединять несколько потоков для повышения скорости передачи данных. А в ближайшем будущем связь 5G усложнит ситуацию за счет расширения полос частот, используемых для сотовой связи, ниже 6 гигагерц, усложнения работы существующих антенн и необходимости использования антенн, работающих в диапазонах 28 и 37 ГГц.

Разработчики устройств должны исходить из того, что все антенны в этой группе будут работать одновременно. В конце концов, на устройстве нет ничего необычного в том, чтобы запускать приложения, использующие GPS и Bluetooth, например, при потоковой передаче видео по Wi-Fi или сотовой сети. Производители наборов микросхем работают над объединением функций, таких как использование одной антенны для Wi-Fi и Bluetooth. Разработка двух систем для подобного взаимодействия полезна, но это только решает проблему.

Итак, у вас есть небольшое физическое пространство и множество антенн, которые должны работать одновременно, не мешая друг другу.Дизайнеры попытались решить эту проблему, сделав антенны меньше по размеру и более направленные. Они также попытались изолировать антенны более эффективно, но это сложно, учитывая небольшой объем недвижимости, с которой нужно работать.

Единственное разумное решение — новый подход к конструкции антенны. Вместо того, чтобы создавать антенны как отдельные элементы и оставлять дизайнерам право выбирать, где их разместить в устройстве, лучше разработать набор антенн, которые хорошо работают вместе как систему, а затем установить эту систему в мобильное устройство как единое целое. сплоченный блок.

Загадка размещения: антенны могут создавать взаимные помехи. Простое решение может означать либо широкое разнесение антенн, либо физическую блокировку пути прохождения сигнала. Первый, однако, требует больше места, а второй приведет к тому, что антенны будут пропускать сигналы с заблокированного направления. Лучшим решением является компактная изоляция, встроенная в конструкцию антенны, чтобы не допустить помех, но также пропустить полезные сигналы.
Иллюстрация: Марк Монтгомери

Прежде чем мы углубимся в детали этого подхода, мы должны рассмотреть некоторые основы антенн.Антенна — это просто преобразователь, обычно сделанный из меди, который (при приеме) улавливает посылаемую на нее энергию и передает этот сигнал на набор микросхем радиосвязи. Этот набор микросхем принимает этот аналоговый сигнал и превращает его в цифровой, который затем может использоваться главным процессором устройства. При передаче этот процесс обратный.

Антенны

, как и камертоны, хорошо улавливают энергию только на тех частотах, на которых они естественным образом резонируют. Как правило, резонансная частота антенны зависит от ее физического размера, хотя частоту также можно изменить без изменения размера путем добавления электронных компонентов для «настройки» антенны.Чтобы разместить антенны в небольшом пространстве, дизайнеры придавали им самые разные формы. Однако существуют некоторые физические ограничения, связанные с тем, насколько близко и какой формы вы можете сделать эти антенны.

Изначально, когда в мобильных телефонах была только одна антенна для приема и передачи сотовой связи, она расширялась от телефона как узнаваемая антенна. Иногда была выдвижная деталь; в других случаях это была просто шишка. Это было в основном эстетическое решение, но оно дало разработчикам антенн достаточно места для оптимизации антенны для лучшего приема.

Сегодняшние изящные устройства лишили этой возможности этой возможности, но если ее оставить там, это мало поможет: растущее разнообразие функций, имеющихся в телефонах, привело к увеличению количества антенн, поэтому они никогда не будут работать, втиснувшись в одну антенну — взаимное вмешательство разрушило бы их возможности.

В наши дни дизайнеры вместо этого распределяют разные антенны в разных точках вокруг телефона, обычно на краю и задней части корпуса. Это снижает вероятность того, что антенны будут мешать друг другу, но также затрудняет предотвращение блокировки сигналов рукой пользователя.Помните фиаско с iPhone 4, когда пользователи были в ярости от того, что простое изменение положения рук, когда они держали телефон, приводило к падению сигнала сотовой связи? Этот эпизод частично вызвал использование нескольких антенн на одной и той же частоте, как правило, спаренных в нижней и верхней части телефона, а также в верхнем левом и нижнем правом углах.

Со временем мобильных устройств стали тоньше и стали более функциональными, во многом благодаря влиянию закона Мура на большую часть содержащейся в них электроники.Но закон Мура не помог антеннам. Их конструкция — один из последних бастионов аналоговой электроники. С помощью умной инженерии — поиска новых форм для расположения проводящих элементов или объединения этих элементов в различные комбинации — вы можете сохранить резонанс антенны на желаемой частоте и сделать ее меньше, но обычно вы не делаете ее лучше или дешевле. Вы просто снижаете его производительность, иногда до такой степени, что он почти не работает как антенна. Один из нас лично вспоминает, как купил один из первых смартфонов в Азии и обнаружил, что включение Wi-Fi мешает работе GPS.

Хотя втиснуть кучу антенн в крошечный телефон сложно, для ноутбуков ситуация не намного лучше. Казалось бы, у производителей ноутбуков гораздо больше возможностей для работы, но они все чаще используют корпус из металла и углеродного волокна. Какими бы прочными и привлекательными они ни были, эти материалы являются проводящими или поглощающими, поэтому они блокируют радиосигналы. В результате антенны обычно оказываются в шарнирах или пластиковых лицевых панелях экрана, которые все чаще становятся очень маленькими полосками недвижимости.

Одна из компаний, пытающихся решить эту проблему, — это Fractus, базирующаяся в Барселоне. Компания разработала крошечную антенну со стороной всего несколько миллиметров — Fractus называет ее «невидимой» — которая может приемлемо работать в узкой полосе пропускания, скажем, для одного канала Wi-Fi.

Другая стратегия заключается в использовании нескольких направленных антенн и динамическом выборе той антенны, которая обеспечивает наиболее сильный прием на желаемой частоте. Этот метод может хорошо работать и регулярно используется в маршрутизаторах Wi-Fi.Но он менее эффективен в небольших помещениях просто потому, что существует меньше вариантов формы и положения антенны, поэтому он обычно не используется в компактных мобильных устройствах.

Более традиционный способ размещения антенн в небольшом пространстве без риска возникновения помех включает поляризацию. Эта концепция похожа на то, что происходит в поляризованных солнцезащитных очках, в которых молекулы, содержащиеся в пленочном покрытии очков, выровнены так, что сквозь них проходят только световые волны, ориентированные определенным образом, уменьшая блики.В простейшем сценарии антенны, которые расположены вертикально, излучают радиоволны с поляризацией, которая находится под прямым углом к ​​антеннам, размещенным горизонтально, поэтому, когда антенны в обоих направлениях передают, они мешают друг другу значительно меньше, чем если бы они были в одном и том же ориентация. Точно так же каждая антенна будет иметь больше шансов на прием слабого удаленного сигнала. К сожалению, конструкторы считают, что эту технику сложно реализовать в рамках физических ограничений современных продуктов, особенно когда задействовано более пары сигналов.

В нашей компании, Smart Antenna Technologies, в Бирмингеме, Англия, мы используем несколько иной подход. Мы согласны с тем, что антенны будут скучены вместе и что они будут излучать радиочастотные сигналы, которые могут мешать друг другу, поэтому мы считаем, что сосредотачиваться на конструкции одной идеальной антенны бессмысленно.

Чтобы антенны не становились жертвами помех, мы можем использовать стандартные методы поляризации. Но мы также делаем антенны направленными и направляем их друг от друга.Мы делаем это, изменяя физическую форму антенны в трех измерениях.

Мы также пытаемся упростить антеннам игнорирование посторонних сигналов, используя фильтры нетрадиционным способом. Обычно в антеннах используются полосовые фильтры. То есть они пропускают только сигналы в желаемой полосе частот. Сегодня такая фильтрация обычно выполняется в цифровом виде. Проблема с цифровыми полосовыми фильтрами заключается в том, что они не применяются до тех пор, пока аналоговый сигнал не достигнет приемника и не преобразуется в цифровой поток.Это слишком поздно, чтобы избежать того, что радиоинженеры называют проблемой «десенсибилизации»: если внеполосные сигналы, которые необходимо заблокировать, имеют достаточно энергии, приемник не может обнаруживать более тихие сигналы, пока присутствуют эти мощные сигналы, и для вскоре после этого; разница в энергии может быть огромной — скажем, 1 ватт для нежелательных сигналов по сравнению с 3 милливатт для сигналов цели.

Наш подход по сути противоположен. Мы знаем частоты, на которых передают сигналы окружающие антенны, поэтому наши аналоговые фильтры ищут эти конкретные частоты и, по сути, замыкают эти сигналы на землю, рассеивая их энергию, беспрепятственно передавая полезные сигналы приемнику. Мы также используем стандартные методы аналогового проектирования. Например, мы используем согласование сигналов для идентификации передач на желаемой частоте. Но ключом к нашему подходу является фильтрация на начальном этапе в аналоговой области и динамическое изменение сигнала перед его передачей на стандартный приемник и аналого-цифровой преобразователь.

Используя всю эту технологию, мы можем размещать антенны физически близко друг к другу, всего в нескольких сантиметрах. Но правильно расположить их в трех измерениях, чтобы все они работали в гармонии, непросто.Мы не можем оставлять этот шаг на усмотрение разработчиков или производителей устройств, поэтому мы не производим отдельные компоненты. Вместо этого мы производим весь набор антенн, необходимых для мобильного устройства, на одной гибкой печатной плате толщиной 0,44 мм. Гибкость снижает стоимость производства, поскольку позволяет нам начать процесс в двух измерениях, а затем превратить его в трехмерный корпус — путем формования пластиковой формы и последующего обертывания ее гибкой печатной платой.

Одна из этих форм кажется длинной и тонкой.В поперечном сечении он треугольной формы. Наша печатная плата, обернутая вокруг нее, сгибается в точках треугольника. Некоторые из наших антенн образуют таким образом L-образную форму, другие — прямоугольные, а третьи спроектированы специально для того, чтобы вписаться в пространство внутри конкретного устройства.

Для антенн с очень высокими характеристиками мы начали использовать более точный метод производства — прямое лазерное структурирование, который позволяет нам создавать гораздо более сложные пластиковые формы и строить нашу антенную конструкцию прямо поверх них.Этот метод начинается с литья под давлением детали из пластика с добавлением непроводящего металла. Затем лазер рисует схему цепей на пластике. Металлическая добавка делает участки, пораженные лазером, шероховатыми. Когда материал проходит процесс безэлектродного нанесения покрытия, эти шероховатые участки заполняются медью или другими проводящими металлами.

Мы думаем, что такой подход к проектированию антенн — это путь будущего, потому что требования к антеннам мобильных устройств будут только ужесточаться.

Еще более сложная задача — разместить несколько антенн в крошечном пространстве, доступном в типичном устройстве Интернета вещей.

Скорость передачи данных будет увеличена. Сегодняшний 4G обычно способен передавать до 100 мегабит в секунду, но ожидается, что 5G будет передавать от 1 до 10 гигабит в секунду. Это потребует увеличения пропускной способности; есть некоторые разговоры о переходе на полосу пропускания до 2 ГГц. И частоты растут: для 5G намечены частоты 28 ГГц и 70 ГГц.

Из-за высоких частот, на которых будет работать 5G, мобильные устройства будут использовать массивы аналогичных антенн для получения приемлемой производительности, выравнивая сигналы путем фазового сдвига, а затем объединяя их в один сигнал требуемой мощности. Учитывая, что телефоны также должны будут нести полный набор устаревших антенн, по крайней мере, в ближайшем будущем, возросшая конкуренция за пространство внутри мобильных устройств сделает встроенную антенну необходимостью.

Первые коммерческие антенны от нашей компании, использующие эти технологии, начали появляться в планшетах и ​​ноутбуках крупных производителей в июле.И к концу этого года мы ожидаем, что эта технология появится в его первом массовом продукте Интернета вещей. Это вполне может представлять собой крупнейшее применение этой технологии в будущем.

Конечно, заглушить антенны в телефон сложно. Но задача размещения нескольких антенн в крошечном пространстве, доступном в типичном устройстве Интернета вещей, становится еще более сложной. Тем не менее коммерческие примеры, демонстрирующие, что эту проблему действительно можно преодолеть, уже не за горами.Когда вы их увидите, вы поймете, как они могут работать так же хорошо, как и они.

Эта статья опубликована в печатном выпуске за ноябрь 2018 г. как «Решение антенного парадокса».

Об авторах

Сэмпсон Ху — основатель и генеральный директор компании Smart Antenna Technologies в Бирмингеме, Англия. Дэвид Таннер — директор по развитию бизнеса компании.

Проблема мобильных телефонов и антенн Интернета вещей

Антенны

являются важным компонентом любого подключенного устройства, такого как мобильный телефон или продукт Интернета вещей.Но выбор подходящей антенны для приложения представляет собой ключевую конструкторскую проблему. Беспроводные устройства используют несколько диапазонов радиосвязи, поэтому важны надежные радиолинии. Создание эффективных характеристик антенны в мобильных телефонах и других устройствах IoT требует от инженеров изучения ряда факторов, включая размер антенны, от того, что необходимо, до того, что возможно, формы и размещения антенны.

Мобильные телефоны могут содержать от четырех до 13 различных антенн. Сегодня в мобильных телефонах есть как минимум четыре радио (передатчика и / или приемника): сотовая связь, Wi-Fi, Bluetooth и GPS.Некоторые телефоны будут иметь еще три радиомодуля: 802. 15.4 (930 МГц и ниже), FM-радио и магнитную связь ближнего поля (NFC).

Напротив, большинство существующих или предполагаемых удаленных устройств IoT обычно имеют одну, может быть, две антенны. Это имеет смысл, учитывая, что большинство существующих или предполагаемых устройств Интернета вещей меньше даже мобильных телефонов. Подумайте, умные часы, мониторы здоровья и фитнеса, мониторы влажности кожи, мониторы влажности кожи, датчики вибрации, микросхемы вещания в товарах розничных магазинов и многие другие, которым требуется радиосвязь для отправки информации на мобильный телефон или в Интернет.

Какой размер антенны подойдет?

Учитывая ограниченное пространство в мобильном телефоне или удаленном устройстве IoT, более уместным будет вопрос: «Насколько маленькой может быть антенна и при этом она хорошо работает?» Быстрый ответ: примерно четверть длины волны. Половина длины волны является оптимальной длиной (см. Рисунок ниже), потому что она выглядит как чистое сопротивление 73 Ом (близко к сопротивлению 50 Ом в большинстве радиосхем), но можно сократить размер до четверти длины волны, и он все равно будет работать. Что ж.

Кроме того, есть приемы, которые можно применить для уменьшения размера антенны, такие как использование заземляющего слоя печатной платы или крышки устройства, или зигзагообразное движение антенной дорожки на плате. Эти уловки могут сделать антенну намного меньше, обеспечивая при этом эффективность, близкую к эффективной длине четверти длины волны. Антенны, длина которых меньше, чем эффективная длина четверти длины волны, будут работать, но мощность сигнала будет примерно падать вместе с площадью антенны, а доступная полоса частот будет сокращаться.

Итак, каковы длины волн всех этих радиодиапазонов? Могут помочь два простых правила:

1. Длина волны радиосигнала с частотой 300 МГц составляет 1 м (или для американцев длина волны радиосигнала с частотой 1 ГГц составляет 1 фут).

2. Длина волны обратно пропорциональна частоте и будет уменьшаться с увеличением частоты. Таким образом, длина волны на частоте 2 ГГц составляет полфута.

Если не принимать во внимание частоту NFC, которая на самом деле является связью магнитного поля, все эти радиомодули работают в диапазоне от 88 МГц (FM-радио) до почти 6 ГГц (высокий диапазон Wi-Fi).Наиболее широко используемые радиомодули в мобильном телефоне (сам телефон, GPS, Wi-Fi, Bluetooth) работают в диапазоне от 800 МГц до 5,5 ГГц, что преобразуется в диапазон длин волн от 15 дюймов до чуть более 2 дюймов. — четверть длины волны в этом диапазоне составляет примерно от 4 дюймов до 0,5 дюйма. Это говорит о том, что только диапазон 5,5 ГГц хорошо подходит для обычного мобильного телефона и что большинство антенн в таком ограниченном пространстве не работают как ну как могли. Диапазон FM-радио имеет длину волны около 10 футов, поэтому крошечная антенна будет иметь ужасную эффективность.К счастью, большинство коммерческих FM-радиостанций вырабатывают около 100 кВт.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ СТАТЕЙ НА IOT:

Насколько критичны рабочие характеристики антенны?

Размер мобильного телефона или IoT-устройства явно ограничивает зону покрытия, но не в таком значительном количестве, как пятикратный, в пределах полезного диапазона. Это потому, что радиосигнал в лучшем случае падает как квадрат разделительного расстояния, а часто больше как 4-я степень расстояния из-за блокировки или флуктуации сигнала и разброса задержки из-за множественных отражений в области.Таким образом, если кто-то теряет половину своей излучаемой мощности из-за ограниченного размера антенны, его полезный диапазон может снизиться всего на 15-30%. Еще одна большая проблема — найти место в мобильном телефоне или небольшом устройстве IoT для антенны, особенно если есть много других антенн, борющихся за полезную площадь.

Какие антенны используются в мобильном телефоне?

Времена появления маленькой телескопической штыревой антенны на внешней стороне мобильного телефона давно прошли. Все антенны для мобильных телефонов представляют собой чип-антенны на плате размером до 0.Следы размером 3 кв. Дюйма, напечатанные на печатной плате, или следы, напечатанные / смонтированные на внутренней стороне крышки, если можно обеспечить надежное соединение платы с крышкой.

Самыми популярными печатными антеннами являются патч-антенны, перевернутые F-антенны (IFA) или плоские перевернутые F-антенны (PIFA). Они занимают меньше места, чем дипольная антенна, потому что используют заземляющий слой печатной платы, чтобы излучать.

Пример радиоантенны мобильного телефона в iPhone показан ниже:

Излучающее сечение около 0.75 дюймов, а его эффективная длина вдвое больше, или примерно на 1,5 дюйма. На самой низкой частоте восходящего канала мобильного телефона 869 МГц эффективная длина составляет около 0,11 длины волны. Это приведет к потере 25-50% усиления антенны, но этого недостаточно, чтобы вызвать большое падение эффективной дальности.

Наличие нескольких антенн приводит к помехам между антеннами, что очень сложно. Как следствие, конструкция антенны мобильного телефона все больше и больше полагается на программы электромагнитного моделирования, которые моделируют не только антенну, но и влияние проводников, диэлектрического материала (пластика) и человеческого тела, которые находятся очень близко к антенне. Никто не хочет повторения первых проблем с антенной iPhone.

Какие антенны используются в устройствах Интернета вещей?

В настоящее время мобильные телефоны — не единственные устройства, которым требуется радиосвязь. Теперь есть умные часы, мониторы для здоровья и фитнеса, уличные термометры, элементы управления температурой и освещением в доме, удаленные камеры, трансляции продуктов в розничных магазинах и многие другие, которым требуется радиосвязь и подключение к Интернету.

По большей части радиомодули в этих новых устройствах используют те же стандарты и диапазоны частот, что и несколько радиостанций в мобильных телефонах.Проблема, с которой сталкиваются некоторые из этих новых устройств, заключается в том, что в них даже меньше места для антенны, чем в мобильном телефоне. Бирка для одежды, датчик вибрации или датчик шума, возможно, должны быть в очень маленькой упаковке. Для этих небольших устройств антенны имеют еще больше ограничений по пространству.

Учитывая, что антенны для всех частот ниже диапазона Wi-Fi 5,5 ГГц (где антенна в 1 см соответствует длине волны около 0,2) будут значительно неэффективными в крошечных сенсорных корпусах, разработчики этих устройств получат меньшую дальность действия, чем они достигли в мобильных телефонах. за такую ​​же мощность.Во многих случаях полосы частот ниже 1 ГГц не будут использоваться, если корпуса очень маленькие. Остается диапазон 2,4 ГГц (для Bluetooth, Zigbee и Wi-Fi) и диапазон 5,5 ГГц (Wi-Fi) до тех пор, пока не появятся некоторые из новых предложенных стандартов на частотах до 60 ГГц (где длина волны 5 мм) и далее позволит использовать более эффективные и сложные антенны.

Что мы увидим в будущем?

Думайте об этих новых аппаратных устройствах IoT как о продолжающейся эволюции среды, которая началась с мобильных телефонов.Во-первых, это была сотовая сеть, состоящая из вышек сотовой связи, подключенных к мобильным телефонам на одном конце и к Интернету на другом. Затем был Wi-Fi, который изначально подключал компьютеры к Интернету через точки доступа (горячие точки) в доме или в местах сбора, таких как кафе. Затем к мобильным телефонам добавили радиомодули Wi-Fi, чтобы они могли подключаться к Интернету через проверенные сотовые сети или через горячие точки Wi-Fi.

В то время как эти сети беспроводного доступа развивались, для промышленной и домашней автоматизации развивались разрозненные беспроводные сети с множеством небольших точек доступа и точек ретрансляции, иногда называемые «ячеистыми сетями».Конечным результатом является то, что в мире продолжают появляться недорогие и небольшие радиостанции, обеспечивающие почти мгновенный доступ к Интернету или другим устройствам.

Ларри Берджесс — технический редактор по беспроводной связи в Voler Systems. Он привнес несколько десятилетий практического опыта в разработку сложных беспроводных систем. Voler Systems обеспечивает комплексное проектирование, разработку и оценку рисков новых устройств для медицины, домашнего здоровья, носимых устройств, промышленных, аэрокосмических и измерительных приложений.

Antenna — Телефоны с лучшей антенной

Телекоммуникационные компании часто обвиняют в плохом покрытии мобильной связи и медленном Интернете по телефону, но телекоммуникационные компании часто совершенно безупречны. Часто наблюдается плохое мобильное покрытие и медленный интернет, поскольку антенны в мобильных телефонах, в основном, очень плохого качества.

Производители мобильных телефонов часто жертвуют хорошей мобильной антенной в пользу небольшого привлекательного дизайна.Законодательство не требует от производителей мобильных телефонов информировать потребителей о качестве антенн. Результат губителен для многих. Особенно тем, кто живет в сельской местности. Они думали, что купили гоночный смартфон, но на самом деле они испытывают медленную черепаху, хватающуюся за подключение к Интернету.

Производители, похоже, имеют свободный диапазон для оснащения мобильных телефонов плохой антенной, но профессор Герт Фрёлунд из Ольборгского университета доказал четкую связь между мобильным излучением (значение SAR для телефона, информацию о котором производители мобильных телефонов обязаны предоставлять) от сотовых телефонов и качества антенны. Чем выше мобильное излучение (значение SAR), тем хуже качество мобильной антенны.

Поэтому я применил значение SAR для телефонов при оценке антенн мобильных телефонов. Перечисленные телефоны ранжируются по качеству антенны (значение для антенны является обратной величиной SAR для мобильного телефона). Чем выше оценка, тем лучше антенна.

/ Stein Jürgen

Samsung Galaxy Note 20 Ultra 256 ГБ + 5G

95/100

9/10

1400 долл. США /
€ 1240

Samsung Galaxy S21 (2021) 128 ГБ

90/100

9/10

860 долл. США /
€ 760

Samsung Galaxy S21 (2021) 256 ГБ

90/100

9/10

970 долл. США /
€ 850

Samsung Galaxy S20 FE 128 ГБ + 4G

81/100

8/10

490 долл. США /
€ 430

Samsung Galaxy S21 Plus 128 ГБ

89/100

8/10

1090 долл. США /
€ 960

Samsung Galaxy S21 Plus 256 ГБ

89/100

8/10

1180 долл. США /
€ 1050

Samsung Galaxy S21 Ultra 128 ГБ

91/100

8/10

1130 долл. США /
€ 1000

Samsung Galaxy S21 Ultra 256 ГБ

91/100

8/10

$ 1200 /
€ 1060

Samsung Galaxy S21 Ultra 512 ГБ

91/100

8/10

1330 долл. США /
€ 1170

OnePlus Nord 2 5G 128 ГБ

82/100

7/10

$ 0 /
€ 0

OnePlus 9 (Android 2021) 128 ГБ

83/100

7/10

760 долл. США /
€ 670

Apple iPhone 11 64 ГБ

67/100

7/10

690 долл. США /
€ 610

OnePlus 8T 5G (2020) 128 ГБ

82/100

7/10

650 долл. США /
€ 580

Apple iPhone SE 2020 64 ГБ

59/100

7/10

470 долл. США /
€ 420

Apple iPhone SE 2020 128 ГБ

59/100

7/10

540 долл. США /
€ 480

Apple iPhone SE 2020 256 ГБ

59/100

7/10

670 долл. США /
€ 590

Apple iPhone 12 64 ГБ

72/100

7/10

930 долл. США /
€ 820

Apple iPhone 12 128 ГБ

72/100

7/10

990 долл. США /
€ 880

Apple iPhone 12 Mini 5G 128 ГБ

72/100

7/10

890 долл. США /
€ 790

Motorola Edge 20 (2021) 128 ГБ

77/100

6/10

$ 0 /
€ 0

OnePlus 7T Pro

74/100

6/10

650 долл. США /
€ 580

Показать все телефоны

В вашем телефоне есть крошечная важная деталь дизайна, которую вы, вероятно, даже не замечали

Добро пожаловать в Дополнительные сведения , серию, посвященную вездесущим, но упускаемым из виду элементам, скрытым в ваших любимых продуктах.На этой неделе: полоски пластика, скрывающиеся на вашем смартфоне.

В течение многих лет после смерти раскладного телефона и выдвижной физической клавиатуры большинство смартфонов выглядели примерно одинаково: гладкие плиты из металла или стекла, камера на задней панели и все меньше кнопок. Но есть один важный, тонкий аспект этого простого общего дизайна, который вы, возможно, не заметили.

На секунду переверните телефон в руках. Сможете ли вы найти несколько полосок цветного пластика по краю? Это одна из важнейших инженерных составляющих вашего карманного суперкомпьютера, без которой он не мог бы работать.

Эти кусочки пластика представляют собой «антенные линии», и вы, возможно, знакомы с ними по их особенно очевидному размещению на таких телефонах, как iPhone 6 и, если вы со старым умом ботаник Android, HTC One.

Несмотря на то, что они сделаны из непрозрачного пластика, они на самом деле работают как крошечные окна, но не для света, а для радиоволн, которые исходят от внутренних антенн Bluetooth, Wi-Fi и LTE / 5G вашего телефона и подключают вас к Интернету.Эти электромагнитные волны, которые позволяют вашему телефону функционировать как фактическое устройство связи, могут относительно легко перемещаться через материалы, которые не проводят электричество (например, пластик), но блокируются материалами, которые проводят электричество (например, металл). Эти тонкие маленькие полоски — это то, что данные поступают на ваш телефон и выводятся из него.

Конечно, не всем телефонам нужны эти линии. Телефон, который уже сделан из пластика, очень прозрачен для радиоволн. Точно так же стекло пропускает радиоволны, хотя и не так легко, как пластик, а телефоны со стеклянной задней панелью часто имеют металлический каркас, который по-прежнему будет содержать несколько небольших антенных линий.

Антенные линии — это не волшебная палочка для дизайна телефона, и их может помешать ваше тело, которое довольно эффективно блокирует сигналы! Возможно, наиболее известным примером этой проблемы был iPhone 4 от Apple со стеклянной подложкой и последовавший за этим «антенный провод», когда антенные линии размещались вдоль металлической рамы телефона таким образом, что рука пользователя могла легко перекрыть разрыв и создать помехи. с сигналом.

Итак, в следующий раз, когда у вас возникнут проблемы с установкой надежного подключения к Интернету на своем модном цельнометаллическом телефоне, обратите внимание на эти маленькие линии и убедитесь, что вы их не закрываете.Они могут быть крошечными и немного некрасивыми, но они — причина того, что ваш телефон — не просто калькулятор.

Примечание. Покупка продуктов по нашим ссылкам может принести нам часть прибыли от продажи, что поддерживает миссию нашей редакционной группы. Узнайте больше здесь.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

новых антенн 5G могут стать незаменимыми для смартфонов

(TNS) — Qualcomm заявила в понедельник, что разработала революционную технологию антенн, которая поможет обеспечить сверхбыструю скорость в смартфонах 5G следующего поколения.

Компания из Сан-Диего выделила несколько антенных модулей, которые сегодня тестируются производителями смартфонов. Они могут появиться на мобильных устройствах в следующем году.

Некоторые используют радиочастоты миллиметрового диапазона для обеспечения скорости, подобной оптоволоконной. Это потенциально решает упорную техническую загадку, связанную с 5G: как сделать антенны, достаточно малые для использования в смартфонах, но также достаточно способные принимать привередливые радиосигналы миллиметрового диапазона, чувствительные к помехам.

Некоторые отраслевые эксперты сомневались, было ли технически возможно миниатюризировать антенные технологии, чтобы смартфоны могли использовать частоты миллиметрового диапазона — или, по крайней мере, сомневались, что это было возможно к тому времени, когда в 2019 году начнется развертывание первых беспроводных сетей 5G.

Но Qualcomm утверждает, что сделала это с помощью антенных модулей размером с ноготь.

«Теперь этот тип решений« модем-антенна »… делает мобильные сети и устройства 5G, особенно смартфоны, готовыми к крупномасштабной коммерциализации», — сказал президент Qualcomm Криштиану Амон. «С 5G потребители могут рассчитывать на скорость Интернета гигабитного класса с беспрецедентной скоростью реагирования в ладони, что означает революцию в мобильной индустрии».

Qualcomm делает ставку на то, что переход к сетям пятого поколения возобновит рост рынка смартфонов, продажи на котором замедляются, поскольку потребители дольше остаются в своих устройствах четвертого поколения (4G LTE).

Гигант сотовых технологий из Сан-Диего обычно процветает на ранних этапах перехода к беспроводным технологиям следующего поколения.

Ожидается, что к будущим сетям 5G будет подключено множество устройств — от автомобилей до медицинских устройств — с незаметными задержками передачи и по низкой цене.

Эти сети также обещают обеспечить скорость Интернета на уровне сегодняшних оптоволоконных линий, обеспечивая поддержку новых услуг, таких как потоковая передача видео сверхвысокой четкости и виртуальная реальность.

Индустрия беспроводной связи рассчитывает на миллиметровый спектр волн, чтобы обеспечить значительную часть емкости, необходимой для 5G. Однако частоты миллиметрового диапазона не проходят очень далеко до того, как ухудшатся. Они склонны отскакивать от зданий или других препятствий, например от руки человека, держащего телефон. Они работают лучше всего, когда между передатчиком и антенной есть беспрепятственная прямая видимость.

Вот почему некоторые скептически относятся к использованию миллиметровых волн 5G в смартфонах, сказал Шериф Ханна, представитель Qualcomm.Традиционно считалось, что этот спектр будет использоваться для фиксированной беспроводной широкополосной связи, обеспечивая быструю полосу пропускания последней мили стационарным домам и предприятиям, а не мобильным устройствам.

Но Qualcomm использовала формирование луча и другие методы, которые, по ее мнению, позволят смартфонам использовать спектр миллиметрового диапазона волн, что полностью соответствует возможностям 5G для мобильных пользователей.

Антенные модули Qualcomm работают в паре с сотовым модемом 5G, о котором было объявлено в октябре прошлого года. Доступны версии для частот миллиметрового диапазона, а также диапазонов спектра ниже 6 гигагерц, которые также предназначены для 5G.

акций Qualcomm завершили торги в понедельник с повышением на 47 центов до 59,08 доллара на бирже Nasdaq.

© The San Diego Union-Tribune, 2018 Распространяется компанией Tribune Content Agency, LLC.

Модули антенного переключателя | TechInsights

Модули антенного переключателя

(ASM) поддерживают телекоммуникационные функции в смартфонах и других беспроводных устройствах, подключенных к сети. Эти модули поддерживают многодиапазонные беспроводные устройства, подключенные к сети. Эти модули объединяют отдельные тракты передачи и приема отдельных полос частот, излучаемых одной или несколькими антеннами долгосрочного развития (LTE), множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), универсальной мобильной телекоммуникационной службы (UMTS), повышенной скорости передачи данных для GSM. Эволюция (EDGE) и глобальная система мобильной связи (GSM).Эти компактные антенные переключатели имеют встроенные мощные переключатели и пассивные функциональные схемы, такие как GSM-LPF, с использованием технологии низкотемпературной совместной керамики (LTCC).

Ориентация телефона может постоянно меняться, и телефон должен постоянно контактировать с ближайшей вышкой сотовой связи. Если антенна мобильного телефона имеет слабое усиление в направлении вышки сотовой связи, то слабость в этой линии связи должна быть компенсирована использованием большей мощности передачи или увеличением чувствительности приемника, что, в свою очередь, приводит к сокращению срока службы батареи.Сотовые телефоны и другие беспроводные системы, содержащие несколько радиомодулей и несколько антенн, часто используют одни антенны, чтобы уменьшить беспорядок в системе. Например, новейшие радиочастотные переключатели дают разработчикам гибкость, необходимую им для минимизации количества антенн в системе, которая сегодня обычно может включать в себя одно или несколько радиомодулей сотовой сети, радиомодуль позиционирования GPS, интерфейс Wi-Fi, радиомодуль Bluetooth, FM-радио и другие радиосистемы. Радиочастотные переключатели позволяют выходам усилителя мощности выбирать лучшую антенну для диапазона частот, необходимого для системы, плюс переключатели могут предотвратить одновременную попытку двух радиостанций передавать с одной и той же антенны.

Интеллектуальное управление антенной играет ключевую роль в современных мобильных телефонах, особенно в ожидании появления 5G и добавления новых функций. Ожидается, что в стандарте сотовой связи LTE будет зафиксирован самый высокий уровень интеграции модуля антенного переключателя, если смотреть на прогнозы рынка. Ожидается, что будущие ИКТ-технологии, такие как 5G, также будут стимулировать глобальный рынок модулей антенного переключателя. Количество встроенных антенн в смартфоны увеличивается. Анализ TechInsights рассматривает все более интегрированные функциональные возможности, включая такие форм-факторы, как тюнеры, переключатели и ВЧ-связь.Конечно, мы также анализируем решения для передачи, приема и подключения к Wi-Fi, Bluetooth и GPS, учитывающие сложность мобильных устройств.

.