|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Антена GSM своїми руками. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки /Мобільний зв'язок Останнім часом у Росії значно збільшилася зона покриття мережами стандарту GSM 900. Проте ситуація далека від ідеальної. Якщо в європейських країнах проблема невпевненого прийому практично відсутня, то більшість вітчизняних користувачів часто з нею стикаються - у заміських будинках, на дачах і т. д. А як було б чудово виїхати на риболовлю, полювання, на село, не втрачаючи зв'язок із зовнішнім світом ! Ключ до вирішення цієї проблеми – зовнішні спрямовані чи неспрямовані антени. Щоправда, купити антену мало – необхідно її правильно встановити та налаштувати. Читачі, знайомі з радіоелектронікою, зможуть самостійно виготовити та налаштувати антену, яка працює у стандарті GSM. Сьогодні ми розповімо про типи антен і про способи їх встановлення та налаштування. Довідка Говорячи дуже просто, мобільний телефон є дуплексною радіостанцією, яка веде радіообмін на різних частотах. Усього в стандарті GSM 900 124 частоти. Телефон, як і базова станція, може працювати на будь-якій частоті, що визначається оператором. Базова станція (BS) передає, а телефон (MS) приймає на частотах 935,2 – 959,8 МГц. Мобільний телефон передає, а базова станція приймає на частотах 890,2 – 914,8 МГц. Канал від BS до MS називається Down Link, від MS до BS – Up Link. Більшість операторів використовують обмеження дальності роботи мобільного телефону від базової станції – 35 км, що зумовлено особливостями стандарту. Пояснимо, що в мережі стандартної конфігурації в одному частотному каналі формується 8 тимчасових інтервалів (тайм-слотів): один службовий, а сім – розмовні. Саме цьому випадку максимальна дальність зв'язку кожному каналі становить 35 км. Однак у GSM передбачена також нестандартна конфігурація стільники, коли він дальність зв'язку збільшується на 70 - 100 км (конфігурація Extended Cell). На жаль, за такої конфігурації кількість розмовних каналів зменшується до 2 - 3, що зменшує ємність мережі. Використовувати такий режим у місті та біля оператора не вигідно. Іноді цей режим використовується на морському узбережжі для прибережної зони покриття. Таким чином, якщо у вас телефон стандарту GSM 900, не намагайтеся встановити зв'язок, відійшовши від найближчої базової станції більше ніж на 35 км. Максимальна дальність зв'язку, досягнута мною, – 34 км. Дальність зв'язку На дальність радіозв'язку впливають такі фактори:
Зазвичай базові станції мають потужність 20 – 30 Вт. Антени застосовуються або штирьові, або спрямовані. Чутливість базових станцій становить -100 дБ – 115 дБ. Змінити або вплинути на ці параметри користувач, звичайно, не може. Вихідна потужність телефону становить 0,3 – 2 Вт, чутливість – 90 – 105 дБ. Чутливість телефону в основному визначається технологіями, що використовуються під час створення малошумних вхідних пристроїв. Якщо в зонах впевненого прийому різниця у чутливості та потужності між моделями практично непомітна, то в зоні невпевненого прийому вона може стати критичною. Найчастіше трубка показує рівень сигналу від базової станції 1 - 2 кубики (за шкалою), а встановити з'єднання не може: не вистачає потужності. І хоча стандартизація ETSI регламентує стандартні вихідні потужності для кожного класу телефонів, реальне значення може трохи коливатися. Хорошою чутливістю відрізняються трубки SAGEM, Alcatel, Motorola. А за потужністю проходять усі старі телефони, особливо Motorola. Усі телефони фази 2 мають приблизно однакову потужність. Що ж до рельєфу, то на рівній місцевості і річкою хвилі поширюються краще. Чим вище ви знаходитесь (в розумних межах), тим краще сигнал. Ліс часом "гасить" хвилі сильніше, ніж міська забудова. Пошук сигналу Отже, ви вибралися за місто і хочете забезпечити себе зв'язком. Підніміться на дах, горище або на найвищу точку поруч із будинком або потрібним місцем. Якщо телефон ловить мережу, але на межі (або нестабільно), у вас є всі шанси виправити справу, використовуючи зовнішню антену. Якщо відстань до станції менше 30 км, а мережа не ловиться, також спробуйте застосувати антену. В останньому випадку спробуйте домовитися з продавцями про повернення антени, якщо експеримент провалиться. Якщо сигнал, хоч і дуже слабкий, був все ж таки спійманий, наберіть будь-який міський номер - для перевірки. Якщо при розмові чутність нормальна і співрозмовник не скаржиться на випадання шматків вашої мови, то енергетика обох ліній (UL і DL) збалансована і можна використовувати стандартну антену, налаштовану на середню частоту між частотами прийому та передачі. Якщо співрозмовник час від часу зникає, необхідно "підсилювати" низхідний напрямок від базової станції до вашого телефону. Можливо, варто пошукати телефон із кращою чутливістю. Але якщо погано чути вас, слід посилювати напрямок від вашого телефону до базової станції. Вже цьому етапі зрозуміло, що з виборі типу антени та її параметрів бажано враховувати дані оператора та умови прийому. У зонах невпевненого прийому часто спостерігається інтерференція (перешкоди) між каналами з однаковими та сусідніми частотами. На жаль, частотний ресурс, виділений операторам GSM 900 в Росії, обмежений, через що в зоні невпевненого прийому часто "видні" частоти від різних базових станцій з однаковими або сусідніми значеннями рівня сигналу. Такі частоти створюють взаємні перешкоди, що заважають зв'язку, а при певних рівнях сигналів зв'язок стає зовсім неможливим. Якщо на екрані телефону фіксується сильний сигнал від базової станції, а встановити з'єднання не вдається або вдається, але весь час пропадає, значить, ви зіткнулися з "чужинцями". "Змусити" телефон вибрати іншу частоту виходить далеко не завжди, проте спеціальна функція телефонів Nokia – Netmonitor – це зробити дозволяє. З подібною проблемою я зіткнувся на дачі, яка відокремлюється від великого міста досить відкритим простором. Телефон приймав сусідні частотні канали з рівнями 70 дБ, 73 дБ та 72 дБ, але якість зв'язку залишала бажати кращого. Врятував мене лише примусовий вибір іншого частотного каналу з меншим рівнем – 80 дБ. Проте за обмеженому частотному ресурсі навіть частотне перепланування мережі рятує які завжди. Проте, якщо у вашому телефоні немає Netmonitor, можна використовувати зовнішню спрямовану антену з гарною діаграмою спрямованості. Залишається лише зробити правильний вибір. Вибір антени Як уже говорилося, збільшити дальність та якість зв'язку дозволяють саме зовнішні антени. Для телефонів переважно використовуються зовнішні штирьові та логоперіодичні антени, а також антени типу хвильовий канал. Повторимо, що у Західній Європі відсутні зони невпевненого прийому. Тому спрямовані антени для терміналів GSM 900 мало випускаються. Якщо виробник пропонує спрямовану фірмову антену GSM 900, вона, як правило, призначена для роботи з ретрансляторами (репітерами) операторів. У СНД та Східній Європі спрямовані антени виготовляються кустарним способом. Крім того, є невеликі заводики у Чехії, Польщі та Прибалтиці. Проста автомобільна магнітна антена має посилення 1 - 3 дБ (1 - 2 кубики за шкалою телефону), хвильовий канал - 7 - 15 дБ (залежно від кількості елементів, якості складання та налаштування антени), що складає вже 2 - 3 кубики за шкалою , а логоперіодична антена – 7 – 12 дБ. Автомобільна антена є вертикальним штирем в 3/4, 1/2 або 5/8 довжини хвилі. Навіть проста автомобільна антена, піднята вище, може поправити ситуацію з невпевненим зв'язком. Справа в тому, що при розмові по телефону близько 10 - 20% енергії поглинається тілом користувача, тому піднімаючи штирову антену вгору, ви зменшуєте вплив на неї навколишніх предметів. Я сам спостерігав, як саморобні, напівхвильові та вертикальні диполя, підняті на 5 м, вирішували проблему зв'язку. Пояснимо, як такий диполь виготовляється.
Зачищаємо з одного кінця білий телевізійний кабель RG6U. Отримуємо центральний провідник та обплетення кабелю. До центрального провідника припаюємо мідний провід будь-якої товщини завдовжки близько 8,2 см (для діапазону 900 МГц) і кріпимо вертикально вгору. До обплетення припаюємо другий шмат дроту такої ж довжини і кріпимо його вертикально вниз (рис. 1). Отримуємо щось схоже на букву "Т", покладену набік. (У телебаченні використовується горизонтальна поляризація, а GSM - вертикальна, тому потрібен саме такий диполь.) Інший кінець кабелю підключаємо через перехідник до телефону. Будьте уважні і не замкніть центральну жилу з обплетенням, інакше телефон може згоріти. Ну ось, за 5 хвилин ми спорудили примітивну антену, яка не поступається за параметрами китайським автомобільним. Наведу історію із життя. Приїхавши минулого літа на відпочинок до Криму, я виявив, що на базі обіцяного оператором певного покриття немає. Це означало, що я пропущу дуже важливий дзвінок. Впевнений сигнал виявився на даху котеджу, але перспектива просидіти там два тижні мене не надихнула. За 5 хвилин я знайшов шматок потрібного дроту (замість мідного використовував алюмінієвий). Ще 10 хвилин пішло на те, щоб знайти у сусідів 5-метровий шматок телевізійного кабелю. Nokia 7110 має механічний комутатор для зовнішньої антени, тому я просто застромив центральний провідник кабелю прямо в роз'єм телефону, а обплетення кабелю з'єднав з металевим обідком зовнішнього роз'єму телефону. Зміцнив антену на даху будиночка і вже за 10 хвилин на радість родині та на заздрість сусідам вільно спілкувався по телефону. Як то кажуть, повернемося до наших баранів. Спочатку скористаємося автомобільною штирьовою антеною ($5 - 10). Тут головне - не нарватися на надто погану якість. Маючи Netmonitor, перевірити антену набагато легше. При підключеній до телефону автомобільній антені рівень сигналу повинен збільшитись на 1 - 3 дБ (наприклад, з -60 дБ до -57 дБ). У крайньому випадку сигнал повинен залишитися колишнім. Якщо при підключенні антени зменшиться сигнал на 5 дБ і більше, краще відмовитися від покупки. Хочу зауважити, що хороша фірмова автомобільна антена коштує від $40 і від. Втім, і серед азіатських 10-доларових виробів іноді трапляються непогані штучки. Встановлена на дах вашого "будиночка в селі" автомобільна антена здатна вирішити проблему зі зв'язком. Якщо посилення автомобільної антени не вистачає, можна звернутися до інших – наприклад, до поширеної спрямованої антени – хвильового каналу. Він виглядає як звичайна телевізійна антена, встановлена на даху будинку. Хвильовий канал дозволяє отримати реальне посилення до 7 – 15 дБ з оптимальною діаграмою спрямованості. Але у нього є недолік – вузькосмуговий. Різниця між частотою прийому і частотою передачі GSM 900 становить 45 МГц, а весь робочий діапазон - 890 - 960 МГц (смуга в 70 МГц). Домогтися лінійної або близької до лінійної характеристики у такому широкому діапазоні важко. Тому бажано виготовляти хвильовий канал залежно від частоти оператора та конкретного місця та в залежності від ситуації зрушувати резонанс до частоти висхідного або низхідного напрямків. Для більшої широкосмугової лінії слід використовувати тільки петлевий вібратор, узгоджуючи його з кабелем - наприклад, з симетричною петлею; також слід обмежитися невеликою кількістю елементів, скажімо, 3 - 12, тому що якщо їх буде більше, налаштувати антену без обладнання буде важко, крім того, робочий діапазон антени звужується. Мені доводилося мати справу з безліччю хвильових каналів, виготовлених кустарно. Констатую: у більшості антен коефіцієнт посилення становив менше 7 дБ, деякі мали резонанс на частотах 700 - 800 МГц замість GSM-діапазону і коефіцієнт стоячої хвилі більше 3 (при передачі це може легко вивести з ладу вихідний каскад телефону). Професійно виготовлені та налаштовані саморобні антени зустрічалися рідко. Тепер на черзі – логоперіодичні антени (їх теж можна знайти на радіоринку). Порівняно з хвильовим каналом вони мають ширший робочий діапазон. Тому такі антени менш критичні до точності виготовлення та налаштування. Реальний коефіцієнт посилення тут досягає 10 – 14 дБ. Теоретично за потреби можна з'єднати 2 хвильових канали, один - налаштований на частоту прийому, інший - на частоту передачі, але це вже дуже складна система. Кабель та антенні перехідники У діапазоні 900 МГц питання вибору кабелю набуває першорядної ролі. Вітчизняні телевізійні коаксіальні кабелі можна використовувати лише обмежено (загасання понад 30 дБ на 100 м дуже велике). З доступних імпортних зразків підійде RG6 - коаксіальний кабель з подвійним обплетенням. Його ви знайдете у будь-якому магазині. Згасання становить 20 – 24 дБ на 100 м (перевіряв експериментально). Промислові штирьові автомобільні антени зазвичай включають кабель RG59 з загасанням 28 дБ на 100 м. Антена типу хвильовий канал з коефіцієнтом посилення 12 дБ і 10 м кабелю RG6U дають загальне посилення 9,6 дБ, а при 20 м - 7 дБ. На більшості телефонів є гніздо для зовнішньої антени. Крім того, для кожного типу телефону існує так званий антенний перехідник (близько $5), він підключається до зазначеного роз'єму і являє собою короткий шматок кабелю, з одного боку якого знаходиться специфічний високочастотний телефонний роз'єм, а з іншого - стандартний ВЧ-роз'єм. Зазвичай згасання в антеному перехіднику не перевищує 1 дБ. Купуючи антенний перехідник, переконайтесь у його дієздатності. При включенні перехідника в телефон вбудована в телефон антена вимикається і вихідний каскад перемикається на перехідник. Іншими словами, якщо ви просто підключаєте перехідник до телефону, сигнал на шкалі телефону повинен трохи впасти. Потім підключаєте зовнішню антену до перехідника, і сигнал збільшується. Якщо все йде саме так, то перехідник працює. Налаштування антени на місцевості Отже, ви купили антену і підключили її до кабелю та телефону. Піднялися на високу точку та приступили до налаштування антени. Розмістіть телефон так, щоб було видно екран. Як уже говорилося, при налаштуванні антени з апаратами Nokia найкраще використовувати функцію Netmonitor. У більшості інших телефонів можна ввести спеціальний код і відкрити службове меню, яке дозволяє побачити прийомний рівень 6 - 8 частот, що приймаються телефоном у порядку зменшення, номери частот, відстань до базової станції, відсоток помилок у каналі та ін. (Опис багатьох сервісних меню див. на: 3ton.com/gsm.) Якщо Netmonitor є, будемо орієнтуватися за рівнем сигналу в децибелах (нагадуємо, що сигнал сильніший, коли значення рівня в децибелах менше). Якщо він відсутній, налаштовуватимемося за стандартною шкалою сигналу. Оскільки антени базових станцій GSM 900 мають вертикальну поляризацію, хвильовий канал слід розміщувати вертикально. При юстуванні антен зверніть увагу на те, що приймальний рівень сигналу, що відображається в телефоні, змінюється із затримкою до декількох секунд, тому антену слід повертати повільно та дискретно. Якщо вам відомий напрямок на найближче місто, почніть з нього. Повільно повертайте антену горизонтом. Якщо сигнал знайдено, ваше завдання знайти напрям, звідки сигнал надходить з максимальним рівнем. Якщо сигналу немає, повільно повертайте антену горизонтом, поки він не з'явиться. Пам'ятайте, що кожен метр висоти установки антени може бути вирішальним. Якщо сигнал не знайдено, спробуйте переміститися на кілька метрів убік та пошукати знову. Можливо, вам пощастить. Небажано використовувати кабель між антеною та телефоном довжиною понад 30 м: у цьому випадку практично весь сигнал втрачається в кабелі. Насамкінець наведемо розміри саморобної логоперіодичної антени для діапазону 850 - 950 МГц (рис. 2). Розміри взяті із сайту atnn.ru. Програму для розрахунку антени-хвильовий канал знову ж таки можна знайти на: 3ton.com/gsm.
Параметри: коефіцієнт посилення – 8,3 дБ, хвильовий опір – 60 Ом.
Публікація: cxem.net
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Здоров'я нирок залежить від матері ▪ LTE-рація Motorola TLK110 Wave ▪ Обов'язкова біометрична реєстрація ▪ Молекула, що покращує пам'ять ▪ Ультраоброблена їжа підвищує ризик депресії
▪ Розділ сайту Пристрої захисного відключення. Добірка статей ▪ стаття Чарльз Лем. Знамениті афоризми ▪ стаття Як можна перетворити навушники на мікрофон? Детальна відповідь ▪ стаття Грип та гострі респіраторні вірусні захворювання (ГРЗ). Медична допомога ▪ стаття Плавне включення підсилювача потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Sim-Reader v.1. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page