Антенны для смартфонов

Направленные антенны для сотовых телефонов - Антенны GSM, GPRS, 3G, WI-FI

В этой статье пойдет речь об использовании сотовых телефонов в зонах негарантированного покрытия, особенно там, где нет возможности провести обычный телефон. Только в последнее время резко возрос интерес к этой теме. Раньше цена на «фирменную» антенну 16,5 дБ достигала до $100 и сотовые телефоны были не так доступны. Сейчас комплект радио удлинителя с антеннами и телефонным номером с устойчивой связью на расстояниях 30-40 км реально обойдется дороже $1000, а сотовый телефон с бесплатными входящими звонками внутри сети в 9-10 раз меньше. Для экстренной связи это особенно удобно.

Некоторые пользователи сотовых телефонов не понимают, что в пределах зоны обслуживания почти каждой базовой станции независимо от принадлежности к оператору сотовой связи бывают участки с негарантированным покрытием. Это может быть офис в железобетонном подвале или внутри группы бетонных многоэтажных домов, дом на большом удалении в лесу, просто «мертвая зона» за высоким холмом. Количество базовых станций в разных районах города полностью эту проблему в отдельно взятом конкретном месте не решит. Выход только в использовании направленных внешних антенн. Конечно, при этом телефон становится менее «мобильным», так как он будет подключен через специальный адаптер к антенному кабелю, но качество связи во многих случаях становится даже лучше, чем при движении рядом с базовой станцией.

Антенна устанавливается на кронштейне или мачте на стене или крыше и направляется в сторону базовой станции, сигнал от которой принимается устойчиво. «База» совсем необязательно должна быть ближайшей, так как все зависит от рельефа местности и места установки антенны. Ориентацию антенны необходимо выполнять очень внимательно, медленно вращая антенну «по горизонту» и наблюдая за уровнем напряженности электромагнитного поля по дисплею мобильного телефона или с помощью функций инженерного меню. Дело в том, что изменение напряженности поля отображается на дисплее не сразу, а через 5-10 секунд, поэтому можно проскочить направление на самый сильный сигнал, вращая антенну быстро. В меню сотового телефона необходимо включить «непрерывный поиск сети». Пока нет регистрации в сети индикатор на дисплее работать не будет, поэтому для настройки в тяжелых условиях желательно пользоваться телефоном с активированным инженерным меню. Очень плохо работают на границе зоны покрытия телефоны со встроенными антеннами (например, NOKIA 3210), которые подключаются к внешней антенне с помощью ИНДУКТИВНОГО антенного адаптера, а не через разъём на корпусе телефона. Юстировку стационарной антенны в первый раз лучше делать с помощью специалиста, но если его нет, то пробуйте самостоятельно. Все у вас получится.

Кабель подключается к ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКИМ антеннам непосредственно к контактам, расположенным на полотнах с противоположной стороны от скоб крепления к мачте. Он может быть с волновым сопротивлением от 50 до 75 Ом. На антеннах типа «волновой канал» кабель подключается с помощью петли согласования, аналогично телевизионным антеннам. Средняя длина петли из кабеля любого типа с волновым сопротивлением 50 Ом (меряется между концами оплетки) - 120 мм, но для более точной настройки на частоту конкретной базовой станции длина петли может изменяться в небольших пределах. Кабель у антенн этого типа должен быть 50 - 58 Ом. Рассогласование кабелей может привести к искажению формы диаграммы направленности, уменьшению широкополосности антенны и усложнит настройку, хотя это и не имеет большого значения для границы зон гарантированного и негарантированного покрытия. Недостаток средств может оправдать применение кабеля с другим волновым сопротивлением, например, высокочастотного телевизионного 75 Ом. Антенна обычно устанавливается в вертикальной поляризации (штыри на стреле антенны направлены «с неба в землю», стрела располагается горизонтально и параллельно земле). При установке антенны в городе в многоэтажной застройке для работы на отраженном сигнале поляризация может измениться, нужно пробовать экспериментально. Встречаются дилетанты, которые умудряются установить антенну вертикально в небо (как штырь). На большинстве известных антенн для сотовой связи крепления сделаны под вертикальную поляризацию сигнала. Для смены поляризации достаточно повернуть крепление на 90 градусов и закрепить. У многоэлементных антенн типа «волновой канал» узкий луч диаграммы направленности, поэтому на границе покрытия точность юстировки сравнима по сложности с настройкой спутниковой антенны на спутник. Нельзя сделать вывод о возможности или невозможности использования сотового телефона в месте, где он не работает от штатной антеннки, методом «размахивания антенной на чердаке дома». Настройка производится в том месте, где антенна будет постоянно закреплена и на базовую станцию того Оператора, к которому вы будете подключены постоянно. При смене Оператора может потребоваться и новая юстировка антенны. Имеет большое значение и высота установки над уровнем земли, но в разумных пределах, иначе затухание сигнала в кабеле сведет на нет все ваши усилия. Часто больший эффект дает установка антенны на кронштейне за окном на двух метрах кабеля, чем на 10 метровой мачте в 10 метрах от дома (теорему Пифагора не забыли?). В целом, чем выше, тем лучше, но и в пределах одного метра (уже на высоте установки) нужно искать лучшее место, оно может быть на 30-40 см ниже или выше первоначального. Очень важно понимать, что от длины кабеля зависит и коэффициент усиления всей антенной системы, подсоединенной к сотовому телефону. Паспортные данные внешних антенн не учитывают длину кабеля (это касается и автомобильных антенн с круговой диаграммой направленности). Поэтому, если вам достаточно 10м кабеля и телефон хоть иногда позволяет «провести разговор», например, с крыши дома в лесу, то вы обойдетесь направленной антенной 10-11 дБ. В том же месте, если вам необходимо 15-20 метров кабеля, нужно или улучшить качество кабеля или использовать антенну усилением 13.5 -16.5 дБ, что обычно дешевле. Хороший кабель с волновым сопротивлением 50 Ом с потерями 2-2.5 дБ на 10 метров на частоте 900 МГц стоит от $2 - $3 и выше за ОДИН МЕТР. Там же, где телефон в радиусе нескольких километров или в низине вообще не находит признаки сети нужно использовать три принципа: усиление антенны - максимальное, качество кабеля - самое лучшее, длина кабеля - минимальная, по кратчайшему расстоянию.

Скорее всего, вам повезет, и связь станет устойчивой, причем количество сегментов индикатора уровня поля на дисплее телефона роли не играет, достаточно даже одного, просто телефон будет работать на максимальной мощности. Обычно на границе зоны покрытия бывает 1-2. Там же становится важным качество согласования антенны с кабелем. Это касается антенн типа «волновой канал». Изменяя длину петли согласования можно настроить антенну на среднюю частоту между приемом и передачей. Как правило, требуется улучшить передачу телефона, иначе вы будете слышать хорошо, а ваш собеседник услышит «бульканье», все-таки у передатчика «базы» мощность больше, а чувствительность такая же, как и у телефона. Уменьшая длину петли, вы повышаете резонансную частоту системы, точнее коэффициент передачи на более высоких частотах рабочего диапазона антенны, и наоборот. Частота передачи телефона всегда ниже, чем базовой станции. По инженерному меню можно узнать номер канала базовой станции, а по номеру точную частоту передачи и приема. Увеличить или уменьшить длину петли зависит от конкретной ситуации в качестве разговора и разборчивости речи, все эти действия актуальны только там, где телефон вообще не работает от штатной антеннки. После настройки необходимо тщательно закрепить антенну и загерметизировать контакты подсоединения кабеля, хотя бы лаком для ногтей из сумочки супруги.

Открываются новые возможности мобильной связи. Можно сделать подарок родителям, пользоваться телефоном на природе, в лесу, с машины в балках, временно закрепив антенну на любом подходящем столбе, дереве, составном легком алюминиевом шесте и т. д. После небольшой тренировки Вы сможете устанавливать временную антенну за очень короткое время, просто нужен опыт. Вам не придется залезать не деревья вдоль автотрассы, когда будет нужно срочно позвонить или вызвать техническую помощь, если у вас в багажнике будет небольшая (600 мм) и легкая (300 гр.) направленная логопериодическая антенна с усилением в 10 дБ. Для этого случая достаточно 1м антенного кабеля. Звонок можно сделать, направляя одной рукой антенну в сторону наиболее сильного сигнала. Мест с негарантированным покрытием на трассах еще много, несмотря на постоянное улучшение его качества.

Логопериодическая антенна (800-960 МГц)

Поддерживает стандарты GSM-900, CDMA и D-AMPS. Предназначена для использования в сетях цифровой сотовой связи GSM - 900, CDMA и D-AMPS. Логопериодическая антенна с высоким коэффициентом усиления при небольших размерах. Оригинальная конструкция с высокой стабильностью коэффициента усиления в широкой полосе частот. Возможность подключения к любому телефону стандартов GSM-900, CDMA и D-AMPS при наличии соответствующего антенного адаптера для конкретной модели телефона. Высокая надёжность и антикоррозийная стойкость, обусловленные конструкцией антенны, каждое полотно которой является одной деталью. Привлекательный внешний вид и небольшой вес. Технические характеристики: Диапазон частот 800 - 960 МГц Коэффициент усиления, более 10 дБ (по всей полосе частот) КСВН Входное сопротивление 50 Ом Помехозащищенность в задних квадрантах, не менее 18 дБ Габаритные размеры 625 х 190 х 44 мм Вес в зависимости от типа крепления к мачте 300 - 400 г

Некоторые базовые станции (около автотрасс или где мало абонентов ) работают с удлиненными временными интервалами (при меньшем количестве каналов) при разделении абонентских каналов узким лучом, направленным вдоль трассы. При связи узконаправленными антеннами с К=14-16дБ в идеальных условиях (прямая видимость, высокая мачта для антенны) работа сотового телефона с такими базовыми станциями возможна на расстояниях более 35 км до 40-45, так как в обычном режиме базовой станции теоретическая дальность ограничена временем интервала, выделенного для одного разговора и временной задержкой сигнала между телефоном и базовой станцией и примерно равна 34,6 км ( напрямую зависит от расстояния и скорости распространения радиоволн, так что тот, кто найдет метод увеличить скорость света будет иметь прямой городской номер на сотовом телефоне и на больших расстояниях.

10 советов для любителей автомобильных антенн на дачах которые помогут избежать ошибок при использовании сотового телефона на границе покрытия:

1. Кабель (например, RG-58/U длиной 10 м из автомобильной антенны (усиление 7-8 дБ) сделает 0-1 дБ или даже минус. У автомобильной антенны круговая диаграмма направленности, прием в горизонтальной плоскости со всех сторон и передача во все стороны, поэтому и низкая эффективность в условиях слабых сигналов. 2. Если телефон пропускает в доме входящие звонки, а на крыше работает нормально, то нужна не автомобильная, а стационарная внешняя направленная антенна 10-13 дБ для компенсации затухания полезного сигнала в кабеле снижения. 3. Антенный адаптер при включении в работающий телефон Motorola cd930 должен его полностью выключить, и, наоборот, телефон должен включиться сам, если в него вставить антенный адаптер. Если такого не происходит, то или адаптер "левый", нужна доработка (сопротивление между контактами переходника - 980 Ом, а лучше вернуть, где покупал) или версия прошивки не поддерживает внешние антенны. 4. Направленную антенну устанавливайте сначала в вертикальной поляризации, но поляризация может измениться, особенно на отраженном луче, попробуйте и в горизонтальной. Настройку на базовую станцию делать, как указано выше. 5. Лучше, в нарушение всех правил согласования волновых сопротивлений, поставить относительно недорогой высокочастотный телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом (например, RG-6U "Трилоджи"), чем тонкий шнурок РК-50 советского образца 1935г. Это приведет к повышению коэффициента стоячей волны, но значительно уменьшит затухание сигнала. Такую замену нельзя делать на кабелях мощных передатчиков радио удлинителей: могут выйти из строя транзисторы усилителя мощности. 6. Логопериодические антенны менее капризны, чем антенны типа "волновой канал", так как обладают практически постоянным коэффициентом усиления во всей полосе частот. На неправильно настроенных "волновых каналах" могут быть "завалы" на частоте передачи или приема. Вы слышите хорошо, а у собеседника пропадают и "булькают" слова или наоборот. 7. Если нужно использовать 15-20 метров кабеля, а деньги на покупку качественного кабеля отсутствуют, то используйте антенну на 16-17 дБ -- это обойдется дешевле. 8. При настройке антенны включите "непрерывный поиск сети" в меню мобильного телефона. Антенна должна быть в том месте (на мачте, кронштейне), где и планируется постоянное её использование, а не в руках, размахивающих ей во все стороны. 9. Максимальная дальность связи в сети GSM-900 не может быть более 35 км от базовой станции, работающей в стандартном режиме. Если даже будет индикация наличия сети, телефон не сможет зарегистрироваться. 10. Не спешите при юстировке антенны - изменение напряженности электромагнитного поля на индикаторе мобильного телефона отображается с задержкой в 5-10 секунд, за это время можно антенну повернуть на 360 градусов и не заметить самого сильного сигнала.

Как позвонить из зоны негарантированного покрытия?

Многие из вас, конечно, сталкивались с таким неприятным явлением, как невозможность в течение длительного времени дозвониться куда либо из местности с негарантированным покрытием, хотя на индикаторе поля имеются 1-2 сегмента и есть логотип Оператора сотовой связи. Для большинства телефонов это означает, что телефон зарегистрировался в сети. Несколько советов, как быстрее позвонить и принять звонок в зоне негарантированного покрытия: Перед звонком попробуйте проверить состояние своего счета, иногда это помогает быстрее идентифицировать ваше местонахождение с привязкой к конкретной соте. Станьте так, чтобы голова не закрывала предполагаемое направление на базовую станцию, во время разговора старайтесь не крутить головой во все стороны. Не звоните из дальнего угла ванной комнаты, забравшись в металлическую ванну, а подойдите к окну или поднимитесь как можно выше. Не нужно держать телефон за антенну или ее основание, держите телефон вертикально за нижнюю треть корпуса и так, чтобы антеннка имела небольшой наклон в сторону базовой станции, то есть задней крышкой к базе. Если вы на улице, то представьте себе, что все плоские поверхности вокруг вас (стены домов, наклонные крыши и т. д.) это зеркала, а сигнал с базовой станции это луч света. Нужно выбрать место так, чтобы ваш телефон не был освещен отраженными лучами, если есть открытое направление в сторону базы. Сделайте несколько попыток, если соединения не происходит. Ищите другое место, где направление на базу менее закрыто домами и деревьями, поднимитесь как можно выше. Чаще всего соединения не происходит, или оно разрывается из-за проблем с синхронизацией телефона и базовой станции. Синхронизирующие импульсы радиоканала с трудом распознаются в условиях многолучевого приема, когда слабые сигналы, идущие с разных направлений с задержкой по времени, складываются в противофазе и гасят друг друга. Часто это проявляется в горной местности и в многоэтажной застройке. Иногда может помочь перемещение телефона (в радиусе от десятков сантиметров до нескольких метров) в точку с устойчивым сигналом, определяемую только экспериментально. Еще хуже ситуация в лесу - там отраженных сигналов нет, но затухание по радиотрассе даже больше, чем в городской застройке и мощности телефона не хватает для устойчивой связи с базовой станцией. Со штатной антеннкой сигнал распространяется во все стороны и до базы вряд ли доходит даже её сотая часть. Выход только в применении направленных антенн или телефонов с большей мощностью.

Краткие рекомендации для самостоятельной установки

Антенна устанавливается на кронштейне или мачте и направляется на базовую станцию, сигнал от которой принимается устойчиво. «База» совсем необязательно должна быть ближайшей, так как все зависит от рельефа местности и места установки антенны. Ориентацию антенны необходимо выполнять очень внимательно, медленно вращая антенну «по горизонту» и наблюдая за уровнем напряженности электромагнитного поля по дисплею мобильного телефона. Дело в том, что изменение напряженности поля отображается на дисплее не сразу, а через 5-10 секунд, поэтому можно проскочить направление на самый сильный сигнал, вращая антенну быстро. При каждом изменении направления антенны на 7-8 градусов необходимо выключить сотовый телефон и включить вновь. Не забудьте установить в меню телефона непрерывную частоту поиска сети на время настройки. К логопериодической антенне кабель подключается непосредственно к контактам на полотнах (к одному контакту - оплетка, к другому - центральная жила), контакты можно не паять, но загерметизировать нужно обязательно. К антенне типа «волновой канал» кабель подключается с помощью петли согласования, как у телевизионных антенн длиной 120 мм для диапазона GSM-900. Антенна для приёма сигналов стандарта GSM-900 или D-AMPS устанавливается на мачту в вертикальной поляризации (штыри на стреле антенны направлены «с неба в землю», стрела располагается горизонтально и параллельно земле). Полярность подключения кабеля не имеет значения. Мачту нужно заземлить. Изолировать антенну от мачты не нужно.

Евгений Тамбовцев. E-mail: [email protected] http://www.antenna.dp.ua/page5.html

Поделитесь записью в своих социальных сетях!

При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!

ra1ohx.ru

Антенна для мобильного телефона

В последнее время в России значительно увеличилась зона покрытия сетями стандарта GSM 900.Тем не менее ситуация далека от идеальной. Если в европейских странах проблема неуверенного приема практически отсутствует, то большинство отечественных пользователей частенько с ней сталкиваются - в загородных домах, на дачах и т. д. А как было бы замечательно выехать на рыбалку, охоту, в деревню, не теряя связь с внешним миром! Ключ к решению этой проблемы - внешние направленные или ненаправленные антенны. Правда, купить антенну мало - необходимо ее правильно установить и настроить. Читатели, знакомые с радиоэлектроникой, смогут самостоятельно изготовить и настроить антенну, работающую в стандарте GSM. Сегодня мы расскажем о типах антенн и о способах их установки и настройки.

Говоря совсем просто, мобильный телефон представляет собой дуплексную радиостанцию, ведущую радиообмен на разных частотах. Всего в стандарте GSM 900 124 частоты. Телефон, как и базовая станция, может работать на любой частоте, определяемой оператором. Базовая станция (BS) передает, а телефон (MS) принимает на частотах 935,2 - 959,8 МГц. Мобильный телефон передает, а базовая станция принимает на частотах 890,2 - 914,8 МГц. Канал от BS к MS называется Down Link, от MS к BS - Up Link. Большинство операторов используют ограничение дальности работы мобильного телефона от базовой станции - 35 км, что обусловлено особенностями стандарта. Поясним, что в сети стандартной конфигурации в одном частотном канале формируется 8 временных интервалов (тайм-слотов): один служебный, а семь - разговорные. Именно в этом случае максимальная дальность связи на каждом канале составляет 35 км. Однако в GSM предусмотрена также нестандартная конфигурация соты, при которой дальность связи увеличивается на 70 - 100 км (конфигурация Extended Cell). К сожалению, при такой конфигурации количество разговорных каналов уменьшается до 2 - 3, что уменьшает емкость сети. Использовать такой режим в городе и около оператору не выгодно. Иногда этот режим используется на морском побережье для создания прибрежной зоны покрытия. Таким образом, если у вас телефон стандарта GSM 900, не пытайтесь установить связь, удалившись от ближайшей базовой станции больше чем на 35 км. Максимальная дальность связи, достигнутая мной, - 34 км. На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

Местоположение BS и MS и рельеф местности. Мощность и чувствительность MS. Мощность и чувствительность BS. Используемые на MS и BS антенны. Воля Господа Бога (опытные связисты шутят, что это - главное).

Итак, вы выбрались за город и хотите обеспечить себя связью. Поднимитесь на крышу, чердак или на самую высокую точку рядом с домом или нужным вам местом. Если телефон ловит сеть, но на пределе (или нестабильно), у вас есть все шансы поправить дело, используя внешнюю антенну. Если расстояние до станции меньше 30 км, а сеть не ловится, также попробуйте применить антенну. В последнем случае попытайтесь договориться с продавцов о возврате антенны, если эксперимент провалится.

Если сигнал, хоть и очень слабый, был все же пойман, наберите любой городской номер - для проверки. Если при разговоре слышимость нормальная и собеседник не жалуется на выпадение кусков вашей речи, значит, энергетика обеих линий (UL и DL) сбалансирована и можно использовать стандартную антенну, настроенную на среднюю частоту между частотами приема и передачи. Если же собеседник время от времени пропадает, необходимо "усиливать" нисходящее направление от базовой станции к вашему телефону. Возможно, стоит поискать телефон с лучшей чувствительностью. Но если плохо слышно вас, следует усиливать направление от вашего телефона до базовой станции. Уже на данном этапе понятно, что при выборе типа антенны и ее параметров желательно учитывать данные оператора и условия приема.

В зонах неуверенного приема часто наблюдается интерференция (помехи) между каналами с одинаковыми и соседними частотами. К сожалению, частотный ресурс, выделенный операторам GSM 900 в России, ограничен, из-за чего в зоне неуверенного приема часто "видны" частоты от разных базовых станций с одинаковыми или соседними значениями уровня сигнала. Такие частоты создают взаимные помехи, мешающие связи, а при определенных уровнях сигналов связь становится и вовсе невозможной. Если на экране телефона фиксируется сильный сигнал от базовой станции, а установить соединение не удается или удается, но речь все время пропадает, значит, вы столкнулись с "чужаками". "Заставить" телефон выбрать другую частоту получается далеко не всегда, однако специальная функция телефонов Nokia - Netmonitor - это сделать позволяет.

С подобной проблемой я столкнулся на даче, которая отделяется от крупного города довольно-таки открытым пространством. Телефон принимал соседние частотные каналы с уровнями 70 дБ, 73 дБ и 72 дБ, но качество связи оставляло желать лучшего. Спас меня только принудительный выбор другого частотного канала с меньшим уровнем - 80 дБ. Однако при ограниченном частотном ресурсе даже частотное перепланирование сети выручает далеко не всегда. Тем не менее, если в вашем телефоне отсутствует Netmonitor, можно использовать внешнюю направленную антенну с хорошей диаграммой направленности. Остается только сделать правильный выбор.

Как уже говорилось, увеличить дальность и качество связи позволяют именно внешние антенны. Для телефонов в основном используются внешние штыревые и логопериодические антенны, а также антенны типа волновой канал. Повторим, что в Западной Европе отсутствуют зоны неуверенного приема. Поэтому направленные антенны для терминалов GSM 900 практически не выпускаются. Если производитель и предлагает направленную фирменную антенну GSM 900, она, как правило, предназначена для работы с ретрансляторами (репитерами) операторов.

В СНГ и Восточной Европе направленные антенны изготавливаются кустарным способом. Кроме того, есть не- большие заводики в Чехии, Польше и Прибалтике. Простая автомобильная магнитная антенна имеет усиление 1 - 3 дБ (1 - 2 кубика по шкале телефона), волновой канал - 7 - 15 дБ (в зависимости от количества элементов, качества сборки и настройки антенны), что составляет уже 2 - 3 кубика по шкале, а логопериодическая антенна - 7 - 12 дБ. Автомобильная антенна представляет собой вертикальный штырь в 3/4, 1/2 или 5/8 длины волны. Даже простая автомобильная антенна, поднятая повыше, может поправить ситуацию с неуверенной связью. Дело в том, что при разговоре по телефону около 10 - 20% энергии поглощается телом пользователя, поэтому, поднимая штыревую антенну вверх, вы уменьшаете влияние на нее окружающих предметов. Я сам наблюдал, как самодельные, полуволновые и вертикальные диполя, поднятые на 5 м, решали проблему связи. Поясним, как такой диполь изготавливается.

Рис. 1. Вертикальный диполь Зачищаем c одного конца белый телевизионный кабель RG6U. Получаем центральный проводник и оплетку кабеля. К центральному проводнику припаиваем медный провод любой толщины длиной около 8,2 см (для диапазона 900 МГц) и крепим его вертикально вверх. К оплетке припаиваем второй кусок провода такой же длины и крепим его вертикально вниз (рис. 1). Получаем нечто похожее на букву "Т", положенную набок. (В телевидении используется горизонтальная поляризация, а в GSM - вертикальная, поэтому требуется именно такой диполь.) Другой конец кабеля подключаем через переходник к телефону. Будьте внимательны и не замкните центральную жилу с оплеткой, иначе телефон может сгореть. Ну вот, за 5 минут мы соорудили примитивную антенну, не уступающую по параметрам китайским автомобильным.

Приведу историю из жизни. Приехав прошлым летом на отдых в Крым, я обнаружил, что на базе обещанного оператором уверенного покрытия нет. Это означало, что я пропущу очень важный звонок. Уверенный сигнал обнаружился на крыше коттеджа, но перспектива просидеть там две недели меня не вдохновила. За 5 минут я нашел кусок нужного провода (вместо медного использовал алюминиевый). Еще 10 минут ушло на то, чтобы отыскать у соседей 5-метровый кусок телевизионного кабеля. Nokia 7110 имеет механический коммутатор для внешней антенны, поэтому я просто воткнул центральный проводник кабеля прямо в разъем телефона, а оплетку кабеля соединил с металлическим ободком внешнего разъема телефона. Укрепил антенну на крыше домика и уже через 10 минут на радость семье и на зависть соседям свободно общался по телефону.

Как говорится, вернемся к нашим баранам. Сначала воспользуемся автомобильной штыревой антенной ($5 - 10). Здесь главное - не нарваться на слишком скверное качество. Имея Netmonitor, проверить антенну гораздо легче. При подключенной к телефону автомобильной антенне уровень сигнала должен увеличиться на 1 - 3 дБ (например, с -60 дБ до -57 дБ). В крайнем случае, сигнал должен остаться прежним. Если при подключении антенны сигнал уменьшится на 5 дБ и больше, лучше отказаться от покупки. Хочу заметить, что хорошая фирменная автомобильная антенна стоит от $40 и выше. Впрочем, и среди азиатских 10-долларовых изделий иногда встречаются неплохие вещицы. Установленная на крышу вашего "домика в деревне", автомобильная антенна способна решить проблему со связью. Если усиления автомобильной антенны не хватает, можно обратиться к другим - например, к распространенной направленной антенне - волновому каналу. Он выглядит, как обычная телевизионная антенна, установленная на крыше дома.

Мне приходилось иметь дело с множеством волновых каналов, изготовленных кустарно. Констатирую: в большинстве антенн коэффициент усиления составлял менее 7 дБ, некоторые имели резонанс на частотах 700 - 800 МГц вместо GSM-диапазона и коэффициент стоячей волны больше 3 (при передаче это может легко вывести из строя выходной каскад телефона). Профессионально изготовленные и настроенные самодельные антенны встречались редко.

Теперь на очереди - логопериодические антенны (их тоже можно отыскать на радиорынке). По сравнению с волновым каналом они имеют более широкий рабочий диапазон. Поэтому такие антенны менее критичны к точности изготовления и настройки. Реальный коэффициент усиления здесь достигает 10 - 14 дБ. Теоретически при необходимости можно соединить 2 волновых канала, один - настроенный на частоту приема, другой - на частоту передачи, но это уже слишком сложная система.

В диапазоне 900 МГц вопрос выбора кабеля приобретает первостепенную роль. Отечественные телевизионные коаксиальные кабели можно использовать только ограниченно (затухание более 30 дБ на 100 м слишком велико). Из доступных импортных образцов подойдет RG6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой. Его вы найдете в любом магазине. Затухание составляет 20 - 24 дБ на 100 м (проверял экспериментально). Промышленные штыревые автомобильные антенны обычно включают в себя кабель RG59 с затуханием 28 дБ на 100 м. Антенна типа волновой канал с коэффициентом усиления 12 дБ и 10 м кабеля RG6U дают общее усиление 9,6 дБ, а при 20 м - 7 дБ.

На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны. Кроме того, для каждого типа телефона существует так называемый антенный переходник (около $5), он подключается к указанному разъему и представляет собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого находится специфический телефонный высокочастотный разъем, а с другой - стандартный ВЧ-разъем. Обычно затухание в антенном переходнике не превышает 1 дБ. Покупая антенный переходник, убедитесь в его дееспособности. При включении переходника в телефон встроенная в телефон антенна отключается и выходной каскад переключается на переходник. Иными словами, если вы просто подключаете переходник к телефону, сигнал на шкале телефона должен немного упасть. Потом вы подключаете внешнюю антенну к переходнику, и сигнал увеличивается. Если все идет именно так, значит, переходник работает.

Итак, вы купили антенну и подключили ее к кабелю и к телефону. Поднялись на высокую точку и приступили к настройке антенны. Разместите телефон так, чтобы был виден экран. Как уже говорилось, при настройке антенны с аппаратами Nokia лучше всего использовать функцию Netmonitor. В большинстве других телефонов можно ввести специальный код и открыть служебное меню, которое позволяет увидеть приемный уровень 6 - 8 частот, принимаемых телефоном в порядке убывания, номера частот, расстояние до базовой станции, процент ошибок в канале и др. (Описание многих сервисных меню см. на: www.3ton.com/gsm.) Если Netmonitor есть, будем ориентироваться по уровню сигнала в децибелах (напоминаем, что сигнал сильнее, когда значение уровня в децибелах меньше). Если он отсутствует, будем настраиваться по стандартной шкале сигнала.

Так как антенны базовых станций GSM 900 имеют вертикальную поляризацию, волновой канал следует размещать вертикально. При юстировке антенн обратите внимание на то, что приемный уровень сигнала, отображаемый в телефоне, изменяется с задержкой до нескольких секунд, поэтому антенну следует поворачивать медленно и дискретно. Если вам известно направление на ближайший город, начните с него. Медленно поворачивайте антенну по горизонту. Если сигнал найден, ваша задача найти направление, откуда сигнал приходит с максимальным уровнем. Если сигнала нет, медленно поворачивайте антенну по горизонту, пока он не появится. Помните, что каждый метр высоты установки антенны может оказаться решающим. Если сигнал не найден, попробуйте переместиться на несколько метров в сторону и поискать снова. Может быть, вам повезет. Нежелательно использовать кабель между антенной и телефоном длиной более 30 м: в этом случае практически весь сигнал теряется в кабеле.

Напоследок приведем размеры самодельной логопериодической антенны для диапазона 850 - 950 МГц (рис. 2). Размеры взяты с сайта www.atnn.ru. Программу для расчета антенны-волновой канал опять-таки можно найти на: www.3ton.com/gsm. Параметры: коэффициент усиления - 8,3 дБ, волновое сопротивление - 60 Ом.

Номер элемента	Общая длина вибраторов (мм)	Расстояние от предыдущего элемента (мм)	Расстояние от конца бума (мм)
5	176	0	44
4	141	51	95
3	113	40	135
2	60	32	168
1	72	26	194

Номер элемента Общая длина вибраторов (мм) Расстояние от предыдущего элемента (мм) Расстояние от конца бума (мм) 5 176 0 44 4 141 51 95 3 113 40 135 2 60 32 168 1 72 26 194

www.radio-schemy.ru

Антенна для мобильного телефона

Подробности Категория: Радиосвязь

В последнее время значительно увеличилась зона покрытия сетями стандарта GSM 900.Тем не менее ситуация далека от идеальной. Если в европейских странах проблема неуверенного приема практически отсутствует, то большинство отечественных пользователей частенько с ней сталкиваются - в загородных домах, на дачах и т. д. А как было бы замечательно выехать на рыбалку, охоту, в деревню, не теряя связь с внешним миром! Ключ к решению этой проблемы - внешние направленные или ненаправленные антенны. Правда, купить антенну мало - необходимо ее правильно установить и настроить. Читатели, знакомые с радиоэлектроникой, смогут самостоятельно изготовить и настроить антенну, работающую в стандарте GSM. Сегодня мы расскажем о типах антенн и о способах их установки и настройки. Говоря совсем просто, мобильный телефон представляет собой дуплексную радиостанцию, ведущую радиообмен на разных частотах. Всего в стандарте GSM 900 124 частоты. Телефон, как и базовая станция, может работать на любой частоте, определяемой оператором. Базовая станция (BS) передает, а телефон (MS) принимает на частотах 935,2 - 959,8 МГц. Мобильный телефон передает, а базовая станция принимает на частотах 890,2 - 914,8 МГц. Канал от BS к MS называется Down Link, от MS к BS - Up Link. Большинство операторов используют ограничение дальности работы мобильного телефона от базовой станции - 35 км, что обусловлено особенностями стандарта. Поясним, что в сети стандартной конфигурации в одном частотном канале формируется 8 временных интервалов (тайм-слотов): один служебный, а семь - разговорные. Именно в этом случае максимальная дальность связи на каждом канале составляет 35 км. Однако в GSM предусмотрена также нестандартная конфигурация соты, при которой дальность связи увеличивается на 70 - 100 км (конфигурация Extended Cell). К сожалению, при такой конфигурации количество разговорных каналов уменьшается до 2 - 3, что уменьшает емкость сети. Использовать такой режим в городе и около оператору не выгодно. Иногда этот режим используется на морском побережье для создания прибрежной зоны покрытия. Таким образом, если у вас телефон стандарта GSM 900, не пытайтесь установить связь, удалившись от ближайшей базовой станции больше чем на 35 км. Максимальная дальность связи, достигнутая мной, - 34 км. На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

Местоположение BS и MS и рельеф местности.
Мощность и чувствительность MS.
Мощность и чувствительность BS.
Используемые на MS и BS антенны.
Воля Господа Бога (опытные связисты шутят, что это - главное).

Обычно базовые станции имеют мощность 20 - 30 Вт. Антенны применяются либо штыревые, либо направленные. Чувствительность базовых станций составляет -100 дБ - 115 дБ. Изменить или повлиять на все эти параметры пользователь, конечно, не может. Выходная мощность телефона составляет 0,3 - 2 Вт, чувствительность - 90 - 105 дБ. Чувствительность телефона в основном определяется технологиями, используемыми при создании малошумных входных устройств. Если в зонах уверенного приема разница в чувствительности и мощности между моделями практически незаметна, то в зоне неуверенного приема она может стать критической. Зачастую трубка показывает уровень сигнала от базовой станции 1 - 2 кубика (по шкале), а установить соединение не может: не хватает мощности. И хотя стандартизация ETSI регламентирует стандартные выходные мощности для каждого класса телефонов, реальное значение может незначительно колебаться. Хорошей чувствительностью отличаются трубки SAGEM, Alcatel, Motorola. А по мощности проходят все старые телефоны, особенно Motorola. Все телефоны фазы 2 имеют примерно одинаковую мощность. Что же касается рельефа, то на ровной местности и по реке волны распространяются лучше. Чем выше вы находитесь (в разумных пределах), тем лучше сигнал. Лес порой "гасит" волны сильнее, чем городская застройка. Итак, вы выбрались за город и хотите обеспечить себя связью. Поднимитесь на крышу, чердак или на самую высокую точку рядом с домом или нужным вам местом. Если телефон ловит сеть, но на пределе (или нестабильно), у вас есть все шансы поправить дело, используя внешнюю антенну. Если расстояние до станции меньше 30 км, а сеть не ловится, также попробуйте применить антенну. В последнем случае попытайтесь договориться с продавцов о возврате антенны, если эксперимент провалится. Если сигнал, хоть и очень слабый, был все же пойман, наберите любой городской номер - для проверки. Если при разговоре слышимость нормальная и собеседник не жалуется на выпадение кусков вашей речи, значит, энергетика обеих линий (UL и DL) сбалансирована и можно использовать стандартную антенну, настроенную на среднюю частоту между частотами приема и передачи. Если же собеседник время от времени пропадает, необходимо "усиливать" нисходящее направление от базовой станции к вашему телефону. Возможно, стоит поискать телефон с лучшей чувствительностью. Но если плохо слышно вас, следует усиливать направление от вашего телефона до базовой станции. Уже на данном этапе понятно, что при выборе типа антенны и ее параметров желательно учитывать данные оператора и условия приема. В зонах неуверенного приема часто наблюдается интерференция (помехи) между каналами с одинаковыми и соседними частотами. К сожалению, частотный ресурс, выделенный операторам GSM 900 в России, ограничен, из-за чего в зоне неуверенного приема часто "видны" частоты от разных базовых станций с одинаковыми или соседними значениями уровня сигнала. Такие частоты создают взаимные помехи, мешающие связи, а при определенных уровнях сигналов связь становится и вовсе невозможной. Если на экране телефона фиксируется сильный сигнал от базовой станции, а установить соединение не удается или удается, но речь все время пропадает, значит, вы столкнулись с "чужаками". "Заставить" телефон выбрать другую частоту получается далеко не всегда, однако специальная функция телефонов Nokia - Netmonitor - это сделать позволяет. С подобной проблемой я столкнулся на даче, которая отделяется от крупного города довольно-таки открытым пространством. Телефон принимал соседние частотные каналы с уровнями 70 дБ, 73 дБ и 72 дБ, но качество связи оставляло желать лучшего. Спас меня только принудительный выбор другого частотного канала с меньшим уровнем - 80 дБ. Однако при ограниченном частотном ресурсе даже частотное перепланирование сети выручает далеко не всегда. Тем не менее, если в вашем телефоне отсутствует Netmonitor, можно использовать внешнюю направленную антенну с хорошей диаграммой направленности. Остается только сделать правильный выбор. Как уже говорилось, увеличить дальность и качество связи позволяют именно внешние антенны. Для телефонов в основном используются внешние штыревые и логопериодические антенны, а также антенны типа волновой канал. Повторим, что в Западной Европе отсутствуют зоны неуверенного приема. Поэтому направленные антенны для терминалов GSM 900 практически не выпускаются. Если производитель и предлагает направленную фирменную антенну GSM 900, она, как правило, предназначена для работы с ретрансляторами (репитерами) операторов. В СНГ и Восточной Европе направленные антенны изготавливаются кустарным способом. Кроме того, есть не- большие заводики в Чехии, Польше и Прибалтике. Простая автомобильная магнитная антенна имеет усиление 1 - 3 дБ (1 - 2 кубика по шкале телефона), волновой канал - 7 - 15 дБ (в зависимости от количества элементов, качества сборки и настройки антенны), что составляет уже 2 - 3 кубика по шкале, а логопериодическая антенна - 7 - 12 дБ. Автомобильная антенна представляет собой вертикальный штырь в 3/4, 1/2 или 5/8 длины волны. Даже простая автомобильная антенна, поднятая повыше, может поправить ситуацию с неуверенной связью. Дело в том, что при разговоре по телефону около 10 - 20% энергии поглощается телом пользователя, поэтому, поднимая штыревую антенну вверх, вы уменьшаете влияние на нее окружающих предметов. Я сам наблюдал, как самодельные, полуволновые и вертикальные диполя, поднятые на 5 м, решали проблему связи. Поясним, как такой диполь изготавливается. Рис. 1. Вертикальный диполь Зачищаем c одного конца белый телевизионный кабель RG6U. Получаем центральный проводник и оплетку кабеля. К центральному проводнику припаиваем медный провод любой толщины длиной около 8,2 см (для диапазона 900 МГц) и крепим его вертикально вверх. К оплетке припаиваем второй кусок провода такой же длины и крепим его вертикально вниз (рис. 1). Получаем нечто похожее на букву "Т", положенную набок. (В телевидении используется горизонтальная поляризация, а в GSM - вертикальная, поэтому требуется именно такой диполь.) Другой конец кабеля подключаем через переходник к телефону. Будьте внимательны и не замкните центральную жилу с оплеткой, иначе телефон может сгореть. Ну вот, за 5 минут мы соорудили примитивную антенну, не уступающую по параметрам китайским автомобильным. Приведу историю из жизни. Приехав прошлым летом на отдых в Крым, я обнаружил, что на базе обещанного оператором уверенного покрытия нет. Это означало, что я пропущу очень важный звонок. Уверенный сигнал обнаружился на крыше коттеджа, но перспектива просидеть там две недели меня не вдохновила. За 5 минут я нашел кусок нужного провода (вместо медного использовал алюминиевый). Еще 10 минут ушло на то, чтобы отыскать у соседей 5-метровый кусок телевизионного кабеля. Nokia 7110 имеет механический коммутатор для внешней антенны, поэтому я просто воткнул центральный проводник кабеля прямо в разъем телефона, а оплетку кабеля соединил с металлическим ободком внешнего разъема телефона. Укрепил антенну на крыше домика и уже через 10 минут на радость семье и на зависть соседям свободно общался по телефону. Как говорится, вернемся к нашим баранам. Сначала воспользуемся автомобильной штыревой антенной ($5 - 10). Здесь главное - не нарваться на слишком скверное качество. Имея Netmonitor, проверить антенну гораздо легче. При подключенной к телефону автомобильной антенне уровень сигнала должен увеличиться на 1 - 3 дБ (например, с -60 дБ до -57 дБ). В крайнем случае, сигнал должен остаться прежним. Если при подключении антенны сигнал уменьшится на 5 дБ и больше, лучше отказаться от покупки. Хочу заметить, что хорошая фирменная автомобильная антенна стоит от $40 и выше. Впрочем, и среди азиатских 10-долларовых изделий иногда встречаются неплохие вещицы. Установленная на крышу вашего "домика в деревне", автомобильная антенна способна решить проблему со связью. Если усиления автомобильной антенны не хватает, можно обратиться к другим - например, к распространенной направленной антенне - волновому каналу. Он выглядит, как обычная телевизионная антенна, установленная на крыше дома.

Волновой канал позволяет получить реальное усиление до 7 - 15 дБ с оптимальной диаграммой направленности. Но у него есть недостаток - узкополосность. Разница между частотой приема и частотой передачи в GSM 900 составляет 45 МГц, а весь рабочий диапазон - 890 - 960 МГц (полоса в 70 МГц). Добиться линейной или близкой к линейной характеристики в таком широком диапазоне затруднительно. Поэтому желательно изготавливать волновой канал в зависимости от частоты оператора и конкретного места и в зависимости от ситуации сдвигать резонанс к частоте восходящего или нисходящего направлений. Для большей широкополосности следует использовать только петлевой вибратор, согласовывая его с кабелем - например, с симметрирующей петлей; также следует ограничиться небольшим количеством элементов, скажем, 3 - 12, так как если их будет больше, настроить антенну без оборудования будет трудно, кроме того, рабочий диапазон антенны сужается. Мне приходилось иметь дело с множеством волновых каналов, изготовленных кустарно. Констатирую: в большинстве антенн коэффициент усиления составлял менее 7 дБ, некоторые имели резонанс на частотах 700 - 800 МГц вместо GSM-диапазона и коэффициент стоячей волны больше 3 (при передаче это может легко вывести из строя выходной каскад телефона). Профессионально изготовленные и настроенные самодельные антенны встречались редко. Теперь на очереди - логопериодические антенны (их тоже можно отыскать на радиорынке). По сравнению с волновым каналом они имеют более широкий рабочий диапазон. Поэтому такие антенны менее критичны к точности изготовления и настройки. Реальный коэффициент усиления здесь достигает 10 - 14 дБ. Теоретически при необходимости можно соединить 2 волновых канала, один - настроенный на частоту приема, другой - на частоту передачи, но это уже слишком сложная система. В диапазоне 900 МГц вопрос выбора кабеля приобретает первостепенную роль. Отечественные телевизионные коаксиальные кабели можно использовать только ограниченно (затухание более 30 дБ на 100 м слишком велико). Из доступных импортных образцов подойдет RG6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой. Его вы найдете в любом магазине. Затухание составляет 20 - 24 дБ на 100 м (проверял экспериментально). Промышленные штыревые автомобильные антенны обычно включают в себя кабель RG59 с затуханием 28 дБ на 100 м. Антенна типа волновой канал с коэффициентом усиления 12 дБ и 10 м кабеля RG6U дают общее усиление 9,6 дБ, а при 20 м - 7 дБ. На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны. Кроме того, для каждого типа телефона существует так называемый антенный переходник (около $5), он подключается к указанному разъему и представляет собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого находится специфический телефонный высокочастотный разъем, а с другой - стандартный ВЧ-разъем. Обычно затухание в антенном переходнике не превышает 1 дБ. Покупая антенный переходник, убедитесь в его дееспособности. При включении переходника в телефон встроенная в телефон антенна отключается и выходной каскад переключается на переходник. Иными словами, если вы просто подключаете переходник к телефону, сигнал на шкале телефона должен немного упасть. Потом вы подключаете внешнюю антенну к переходнику, и сигнал увеличивается. Если все идет именно так, значит, переходник работает. Итак, вы купили антенну и подключили ее к кабелю и к телефону. Поднялись на высокую точку и приступили к настройке антенны. Разместите телефон так, чтобы был виден экран. Как уже говорилось, при настройке антенны с аппаратами Nokia лучше всего использовать функцию Netmonitor. В большинстве других телефонов можно ввести специальный код и открыть служебное меню, которое позволяет увидеть приемный уровень 6 - 8 частот, принимаемых телефоном в порядке убывания, номера частот, расстояние до базовой станции, процент ошибок в канале и др. Если Netmonitor есть, будем ориентироваться по уровню сигнала в децибелах (напоминаем, что сигнал сильнее, когда значение уровня в децибелах меньше). Если он отсутствует, будем настраиваться по стандартной шкале сигнала. Так как антенны базовых станций GSM 900 имеют вертикальную поляризацию, волновой канал следует размещать вертикально. При юстировке антенн обратите внимание на то, что приемный уровень сигнала, отображаемый в телефоне, изменяется с задержкой до нескольких секунд, поэтому антенну следует поворачивать медленно и дискретно. Если вам известно направление на ближайший город, начните с него. Медленно поворачивайте антенну по горизонту. Если сигнал найден, ваша задача найти направление, откуда сигнал приходит с максимальным уровнем. Если сигнала нет, медленно поворачивайте антенну по горизонту, пока он не появится. Помните, что каждый метр высоты установки антенны может оказаться решающим. Если сигнал не найден, попробуйте переместиться на несколько метров в сторону и поискать снова. Может быть, вам повезет. Нежелательно использовать кабель между антенной и телефоном длиной более 30 м: в этом случае практически весь сигнал теряется в кабеле. Напоследок приведем размеры самодельной логопериодической антенны для диапазона 850 - 950 МГц (рис. 2). Параметры: коэффициент усиления - 8,3 дБ, волновое сопротивление - 60 Ом.

Номер элемента	Общая длина вибраторов (мм)	Расстояние от предыдущего элемента (мм)	Расстояние от конца бума (мм)
5	176	0	44
4	141	51	95
3	113	40	135
2	60	32	168
1	72	26	194

Добавить комментарий

radiofanatic.ru

Антенны для смартфонов

Направленные антенны для сотовых телефонов - Антенны GSM, GPRS, 3G, WI-FI

Антенна для мобильного телефона

Антенна для мобильного телефона

Антенна для мобильного телефона

Добавить комментарий

Видеоматериалы

Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше

Соответствует ли вода и воздух установленным нормативам?

С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей

Столичный Водоканал готовится к зиме

Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе

Актуальные темы

Формирование энергосберегающего поведения граждан

Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год

НАУЧИМСЯ ЭКОНОМИТЬ В БЫТУ

Рубрикатор

Пользователю

Доп.информация

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30