Современную жизнь сложно представить без мобильных устройств. Однако сотовая связь не везде доступна. Чтобы решить эту проблему, устанавливаются специальные антенны. На вышках и крышах домов используются панельные устройства. Дополнительно существуют усилители сотовой связи. Для того чтобы более детально разобраться в них, необходимо рассмотреть конкретные модели.
Антенна AP-800
Монтируется указанная антенна сотовой связи на крыше. Работает она за счет рефлектора. Установлен он одноканального типа. Также в устройстве используется два вибратора. Непосредственно соединительная шина применяется с расширителем. Минимальная частота указанной антенны не превышает 340 мГц. Сектор излучения устройства зависит от высоты установки.
Входное сопротивление представленной модели не превышает 12 Ом. Эксплуатироваться устройство способно при очень низких температурах. Для его подключения имеется специальный АС-разъем. Непосредственно расширитель в данном случае применяется петлевого типа. Установка антенн сотовой связи происходит на стойке.
Устройства AP-860
При помощи двух вибраторов обеспечивается сотовая связь. Антенны на доме крепятся благодаря стойкам. Рефлектор в устройстве используется трехканального типа. Эта модель имеет большую мощность, и предельная частота ее достигает 800 мГц. Усиление в данном случае равняется 12 дБ. Сектор излучения в устройстве большой. Также важно отметить, что у модели используется АС-разъем для подключения. Минимальная частота находится на уровне 230 мГц. При минусовых температурах модель использоваться может.
Модели AP-855
Устанавливаются эти антенны сотовой связи на жилых домах. Указанная модификация производится на базе петлевого расширителя. Рефлектор в данном случае имеется одноканального типа. Всего в устройстве есть три вибратора. Стойка сделана с удлинителем. Максимальная частота находится на уровне 890 мГц. Показатель усиления равняется 12 дБ. Соединительная шина у модели установлена с конвертером. Для стабилизации частоты есть преобразователь.
Описание MIMO 2
Устанавливается антенна сотовой связи на крыше дома. Эта модификация производится с двумя вибраторами. В данном случае рефлектор применяется двухканального типа. Всего у модели имеется одна соединительная шина. Конвертер у антенны отсутствует. Преобразователь в устройстве предусмотрен коаксиального типа. Петлевой расширитель имеет высокую рабочую частоту. Устанавливается модель на стойке. В данном случае минимальная частота антенны равняется 120 мГц. Входное сопротивление она способна выдерживать в 5 Ом. При минусовой температуре модель эксплуатировать разрешается. Сектор излучения в данном случае зависит от высоты установки панели.
Параметры MIMO 5
Данная антенна для сотовой связи производится с двухканальным рефлектором. Показатель усиления находится на отметке 30 дБ. Также важно отметить, что в устройстве есть панель для фиксации. Всего вибраторов имеется четыре. Соединительная шина используется с конвертором.
Преобразователь стандартно установлен коаксиального типа. Для подключения устройства имеется специальный АС-разъем. Расширитель у антенны предусмотрен петлевого типа. Минимальная частота прибора находится на отметке в 300 мГц. Сектор излучения колеблется в районе 50 градусов. Максимум входное сопротивление система выдерживает в 20 Ом.
Устройство усиления AL-900-14
Указанная антенна для изготовлена на базе тетрода. В данном случае компаратор используется конденсаторного типа. Коэффициент рассеивания модели равняется 80 %. Мощность представленного устройства не превышает 22 Вт. Расширитель у модели не используется.
Проблемы с кроссполяризацией решаются за счет установки стабилизатора. Минимальная частота этой антенны равняется 120 мГц. Тиристор в данном случае не предусмотрен. Показатель излучения равняется 35 градусам. Также важно отметить, что для подключения устройства применяется разъем АР.
Антенна AL-900-77
Указанная антенна для сотовой связи работает за счет тетрода, который установлен с усилителем. Компаратор у модели имеется конденсаторного типа. Параметр минимальной частоты находится на отметке в 50 мГц. Сектор излучения в данном случае не превышает 45 градусов. Вибраторы у антенны отсутствуют. Тиристор применяется однопереходного типа. Входной импеданс у модели довольно высокий. Также важно отметить, что параметр усиления равняется 10 дБ. Максимальная допустимая температура антенны составляет 45 градусов.
Устройства AL-900-90
Эта антенна - антенна для сотовой связи с конденсаторным компаратором. Тетрод в данном случае предусмотрен без усилителя. Непосредственно тиристор используется однопереходного типа. Всего у модели есть два рефлектора. Входной импеданс у антенны довольно большой. Минимальная частота равняется 120 мГц.
Коэффициент направленного действия не превышает 50 дБ. Удлинитель производителем предусмотрен рупорного типа. Максимальная допустимая температура равняется 40 градусов.
Модели ANT 1815 LY
Эта антенна для сотовой связи работает на конденсаторном компараторе. Тетрод у модели предусмотрен с однопереходным тиристором. Коэффициент не превышает 80 %. Проблемы с кроссполяризацией решаются за счет вибраторов. Соединительная шина применяется в устройстве с конвертором. Коэффициент рассеивания зависит исключительно от высоты установки прибора.
Также важно отметить, что показатель минимальной частоты находится на отметке в 340 мГц. Максимальная допустимая температура модели составляет 45 градусов. Переходное затухание в данном случае происходит из-за рефлектора.
Описание ANT 3540 LY
Данная модель изготавливается с одноканальным рефлектором. Непосредственно компаратор применяется конденсаторного типа. Всего у модели есть один тетрод. Минимальная частота модификации находится на уровне 200 мГц. Проблемы с кроссполяризацией указанной антенне не страшны. Максимальная частота устройства равняется 340 мГц. Вибратор у модели используется с соединительной шиной. Однако конвертор в антенне не предусмотрен. Расширитель используется петлевого типа. Сектор излучения прибора равняется 45 градусов. Коэффициент усиленного действия не превышает 33 дБ.
Параметры Wilson
Эта антенна изготавливается с одним вибратором. Рефлектор у нее установлен двуканального типа. Соединительная шина предусмотрена без конвертора. Если говорить про параметры, то усиление находится на отметке в 45 дБ. В свою очередь минимальная частота равняется 230 мГц. Для подключения антенны имеется АС-разъем. Максимальная частота равняется 450 мГц. Тиристор у модели установлен однопереходного типа. Также важно отметить, что у устройства имеется компактный компаратор. Удлинитель в представленной антенне отсутствует. Минимальная допустимая температура составляет - 40 градусов.
Антенна AO-900
Эта антенна изготовлена на базе однопереходного тиристора. Компаратор в данном случае используется конденсаторного типа. Площадь рассеивания у модели довольно большая. Также важно отметить, что максимальная частота достигает 230 мГц. Однако показатель усиления равняется лишь 12 дБ. Рефлектор в представленной антенне имеется одноканального типа.
Соединительная шина в устройстве установлена без конвертера. Удлинитель в нем не предусмотрен. Однако имеется качественный петлевой расширитель. Для подключения используется АР-разъем. Сектор излучения представленной модели равняется 45 градусов. Переходное затухание осуществляется за счет тетрода. Коэффициент стоячей волны находится на уровне 90 %.
Устройства AO-566
Эта антенна изготавливается на базе простого компаратора. Тетрод применяется с усилителем. Максимальная частота устройства 30 мГц. Площадь рассеивания в данном случае зависит от высоты установки прибора. Минимальная частота модели 122 мГц. Расширитель производителем предусмотрен петлевого типа. Всего в устройстве имеется два рефлектора. Вибратор в данном случае используется только один. Входное сопротивление модификации находится на уровне 35 Ом. Высота импеданса зависит от погодных условий. Максимальная допустимая температура модификации равняется 45 градусов.
Модели AO-780
Указанная антенна оснащена одноканальным рефлектором. Компаратор используется только один. Усилитель в данном случае располагается вместе с вибратором. Также важно отметить, что у антенны используется петлевой расширитель. Соединительная шина в указанной модификации отсутствует. Непосредственно показатель минимальной частоты равняется 230 мГц.
Площадь рассеивания зависит от высоты установки антенны. Проблемы с кроссполяризацией решаются при помощи усилителя. Максимальная частота устройства находится на уровне 450 мГц. Минимальная допустимая температура составляет -30 градусов. Сектор излучения колеблется в районе 65 градусов. Максимальная допустимая температура равняется 45 градусам. Входной импеданс у модели довольно большой. Коэффициент усиленного действия не превышает 5.5 дБ.
Описание Link ANT-457
Эта антенна для усиления сотовой связи производится с одноканальным рефлектором. Компаратор в устройстве устанавливается с тетродом. Тиристор в данном случае используется малой мощности. Непосредственно минимальная частота модели не превышает 300 мГц. Также важно отметить, что показатель усиления равняется 4 дБ.
Минимальная допустимая температура модификации находится на отметке -30 градусов. Коэффициент рассеивания зависит от высоты установки рефлектора. Переходное затухание у антенны при необходимости можно регулировать. Коэффициент стоячей волны не превышает 70 %. Усилитель в представленном устройстве не предусмотрен.
Параметры Link ANT-200
Эта антенна для усиления сотовой связи производится с одним рефлектором. Соединительная шина у модификации используется с конвертером. Непосредственно преобразователь установлен коаксиального типа. Подключается антенна к сети через разъем АС. Мощность данного устройства равняется 33 Вт.
Входное сопротивление она максимум выдерживает в 13 Ом. Максимальная допустимая температура составляет 40 градусов. Компаратор в данном случае отсутствует. Также важно отметить, что у модели установлено два вибратора. Тетрод производителем не предусмотрен. Коэффициент стоячей волны в данном случае не превышает 6 дБ.
Подведение итогов
Учитывая все вышесказанное, следует отметить, что на домах часто используются модификации панельного типа AP-800. Отличительной их особенностью является высокий параметр частоты. На вышках используются антенны серии MIMO 2. Среди устройств усиления можно выделить Link ANT-457. Данная антенна имеет высокие параметры и является очень компактной.
Выбирая телефон, мы редко когда обращаем внимание на характеристики установленной в нём антенны (да они обычно и не выносятся на первый план, прячась где-нибудь на предпоследней странице инструкции) – как правило, практически все телефоны способны обеспечить нормальный уровень связи в обычных городских условиях. Но всё меняется, когда приходится пользоваться телефоном в условиях неуверенного приёма – например, за городом. Иногда исправить положение можно, лишь подключив к телефону внешнюю антенну. Предлагаю вместе поговорить об антеннах сотовых телефонов, обсудить их виды, рассмотреть важнейшие характеристики и правила их использования.Виды и особенности антенн
В первом приближении антенны для сотовых телефонов можно разделить на два вида – это антенны, встроенные в сотовый телефон и подключаемые антенны. Есть ещё один класс устройств – репитеры – комплексы из нескольких антенн (как минимум 2-х) и усилителя. Встроенные антенны делятся на внутренние, внешние штыревые и внешние выдвижные. Последние для современных GSM-аппаратов, которыми мы сегодня пользуемся, неактуальны, а на двух первых видах стоит остановиться подробнее.
Штыревые антенны
В недалёком прошлом основным видом антенн для мобильников были внешние штыревые антенны (Helical Antenna – спиральные антенны). Такие антенны можно встретить и сегодня, но ими оснащены считанные единицы телефонов. Эффективность у таких антенн может превышать 90%. В случае с антеннами эффективность – это отношение сопротивления излучения к общему сопротивлению антенной системы (эффективность можно рассчитать и как отношение излучаемой мощности к подводимой). Чем выше эффективность – тем меньше потери энергии в антенной системе – например, если эффективность антенны равна 70%, то 70% подводимой к ней мощности излучается, а 30% теряется в виде теплового излучения. Штыревые антенны имеют круговую диаграмму направленности (обычно она неравномерна, однако близка к идеальной). Диаграмма направленности – это графическое изображение излучения или чувствительности антенны, обычно – диаграмма с полярными координатами. При построении такой диаграммы предполагается, что антенна расположена в центре диаграммы. Как правило, диаграммы направленности строятся в горизонтальной плоскости. Они имеют характерные лепестки – обычно наиболее длинный лепесток (то есть тот, в направлении которого антенна излучает наибольшее количество энергии) называют главным.
Ещё одна важная характеристика антенн – это коэффициент усиления антенны. Он обычно измеряется в изотропных децибелах dBi. Чем выше коэффициент усиления – тем лучше. Пассивная антенна (это касается внешних подключаемых антенн), то есть антенна, не снабжённая специальным усилителем, не усиливает сигнал, а лишь перераспределяет его в пространстве, наиболее высок уровень усиления в направлении главного лепестка диаграммы направленности. Среди современных моделей телефонов вряд ли можно найти аппарат, который позволяет менять антенны, а раньше это встречалось довольно часто.
Штыревая антенна сотового телефона
Обсудив внешние антенны, переходим к внутренним.
Внутренние антенны
Внутренние антенны (Planar, PIFA Antenna – планарные антенны, микрополосковые антенны) обычно встраивают внутрь корпуса телефона. Телефон с внутренней антенной не имеет выступающих частей – владельцы телефонов с выступающими антеннами обычно жаловались на то, что эти антенны рвут карманы джинсов, цепляются за всё, иногда ломаются. С косметической точки зрения отсутствие выступающих антенн делает телефон привлекательнее, хотя, некоторые считают, что у телефона должна быть выступающая антенна – это, обычно, дело привычки. Есть информация о том, что внутренние антенны обладают меньшей эффективностью (лучшие образцы не достигают и 70% эффективности) – однако, это довольно сложно проверить. Далее, внутренние антенны, в отличие от внешних, обычно – направленные антенны. Как правило, главный лепесток направленности такой антенны исходит из задней стенки аппарата, то есть направлен от головы разговаривающего по телефону человека. Это не мешает работе в зоне уверенного приёма, но когда вы находитесь слишком далеко от базовой станции, или что-то мешает нормальному прохождению сигнала, вы можете столкнуться с некоторыми странностями – например, если приложить телефон к правому уху – можно нормально разговаривать, если к левому – нет. Всё дело в направленности антенны – если главный лепесток направленности направлен на базовую станцию – приём оказывается уверенным, если нет – начинаются проблемы со связью.
Ещё один недостаток внутренних антенн в том, что для каждой модели (или для каждой группы моделей) телефона такую антенну приходится разрабатывать отдельно – с учётом особенностей расположения элементов внутри телефона, особенностей корпуса и так далее. Однако, судя по всему, этот вопрос успешно решается – по крайней мере количество новых сотовых телефонов, которые периодически появляются на прилавках магазинов, заставляет делать такой вывод.
недорогой , оснащённый встроенной антенной
Встроенные антенны могут располагаться в верхней части корпуса аппарата, однако, иногда они помещаются где-нибудь в центре телефона, а то и в нижней части (как, например, в известном телефоне ). При разговоре нежелательно прикрывать антенну рукой – это ведёт к ухудшению условий связи и телефон, для того, чтобы обеспечить нормальные условия разговора, вынужден повышать мощность передатчика. В результате быстрее садится батарея сотового, а его владелец подвергается усиленному облучению. И хотя вопрос о вреде или безвредности воздействия сотового излучения на организм человека пока открыт, нельзя забывать о том, что это воздействие есть и в наших интересах, чтобы оно было как можно слабее.
PIFA-антенна для GSM-диапазона от Antennovation
Внутренние планарные антенны так же используют, например, для реализации Bluetooth и Wi-Fi-связи.
Внутренняя Bluetooth-антенна
Особый класс устройств составляют внешние антенны для сотовых и другие устройства для улучшения качества связи.
Подключаемые антенны
Внешние антенны для сотовых распространены сравнительно слабо. Дело в том, что большинству пользователей хватает встроенных антенн. К тому же, всё меньше телефонов имеют разъём для подключения внешней антенны – производители не хотят тратиться на деталь, которой пользуются не особенно активно. Для связи внешней антенны с телефоном обычно используется коаксиальный кабель с соответствующим разъёмом. Как правило, внешние антенны – это направленные антенны, поэтому, например, устанавливая такую у себя на даче, надо точно найти направление антенны на базовую станцию.
Гораздо интереснее, нежели обычные внешние антенны, выглядят так называемые репитеры – устройства, которые состоят из внешней антенны (как правило, узконаправленной), принимающей сигнал с базовой станции и излучающей сигнал, устройства управления и усиления сигнала и одной или нескольких внутренних антенн (обычно – всенаправленных, хотя тут могут быть варианты) – то есть антенн, расположенных внутри помещения. С помощью репитеров можно организовать устойчивую мобильную связь в помещениях с неуверенным приёмом сигнала и даже там, где сотовые в обычных условиях не работают (например, в подвальных помещениях).
Преимущества систем с репитером перед подключаемыми антеннами заключаются в том, что они не ограничивают свободы передвижений человека с сотовым, не требуя подключения к телефону кабеля.
Внешняя антенна Yagi-10
Внутренняя антенна
«Домашний» репитер с двумя антеннами
Пожалуй, главный недостаток репитеров – сравнительно высокая цена. Так, в начальном варианте (внешняя антенна, репитер, внутренняя антенна) эта конструкция по цене сопоставима с хорошим сотовым телефоном, а более продвинутые решения могут стоить дороже – порядка нескольких тысяч долларов.
Выводы
Как видите, антенны для сотовых телефонов – это интересные и сложные устройства. Они постоянно развиваются, хотя в последнее время на них обращают очень мало внимания потребителей, акцентируя его на дополнительных возможностях мобильников. Тем не менее, антенна – это очень важно. Устойчивой вам связи.
Статьи и Лайфхаки
Выносная направленная GSM-антенна способна изрядно увеличить радиус действия мобильного телефона – это незаменимо, например, на даче. своими руками? Немногим сложнее, чем .
Самый оптимальный вариант представляет собой зигзагообразную антенну Харченко/Биквадрат – она достаточно проста в изготовлении, допускает прямое соединение с кабелем и почти не требует настройки, а материалы, необходимые для её изготовления, можно купить в любом хозяйственном магазине, и стоят они недорого
Что потребуется для изготовления антенны для сотового телефона
Потребуется медная проволока или повод диаметром 2-3 мм – можно использовать медный провод в изоляции, предназначенный для электропроводки (но изоляцию с него придётся снять: срезать с одной стороны – и после этого она легко снимается). Для соединения кабеля без пайки нужны антенные разъёмы F-типа и соединители для них. Если предполагается использование рефлектора, потребуется кусок алюминия или жести – 277 на 161 мм. Кроме того, нужна изолента или термоусадочная трубка. В качестве рабочего инструмента понадобится паяльник.
Процесс изготовления антенны для сотового телефона
Подготовленный медный провод следует аккуратно и очень ровно изогнуть в виде зигзагообразной рамки, состоящей из двух ромбов со стороной 80 см, длина же её (между противоположными углами ромбов, расположенными на одной прямой) будет составлять 226 см. Теперь к рамке – в точке соединения ромбов – нужно припаять отрезок кабеля длиной 0,5 см, а на противоположный его конец навернуть разъём F-типа, к которому потом будет подсоединён кабель нужной длины.
Как сделать антенну сотового телефона с рефлектором или без него? Гораздо проще, чем , которые частенько оказываются "одноразовыми". При наличии рефлектора антенна работает лучше. В этом случае нижний конец рамки придётся соединить не только с оплёткой кабеля, но и с рефлектором. Для этого нужно вкрутить в рефлектор болт длиной 50 мм и стяжкой притянуть к нему разъём F-типа, к которому предварительно припаивается рамка и кабель на расстоянии 43 мм.
Соединить антенну с мобильным телефоном можно с помощью пигтейла – специального провода, который одним концом подсоединяется к кабелю от антенны, а другим – с помощью специального разъёма – к антенному разъёму телефона. Правда, далеко не у всякого сотового телефона есть антенный разъём, в этом случае нужно прикладывать к задней стенке телефона специальный адаптер, в котором находится специальная антенна, переизлучающая радиоволны.
Специальной настройки такая антенна не требует, придётся только найти оптимальное место её расположения, ориентируясь по качеству сигнала.
В первых конструкциях сотовых телефонов применялись телескопические антенны, а несколько позже - малогабаритные антенны. В сотовых телефонах можно встретить такие малогабаритные антенны: спиральные, вибраторные и низкопрофильные.
При соответствующем выборе параметров спиральной антенны она очень эффективна. Для используется режим ненаправленного излучения, который реализуется при диаметре спирали D значительно меньше длины волны. При этом в плоскости витков антенна равномерно излучает во всех направлениях, а в плоскости, совпадающей с осью спирали, имеет форму восьмерки.
Спиральные антенны представляют собой закрытую полимерной оболочкой спираль на диэлектрическом стержне. Существуют модели со спиралью, заключенной в резиновый корпус, "в гибком исполнении". Спиральные антенны имеют физическую длину 1/12 при четвертьволновой электрической длине. При дальнейшем уменьшении физической длины резко возрастают потери. Неудовлетворительная работа спиральной антенны в портативных радиотелефонах в 800...900 привела к тому, что разработчики усложнили ее, добившись выигрыша по сравнению с одиночной спиралью. Усложненная спиральная антенна состоит из двух спиралей: первичной, жестко установленной на корпусе, длиной приблизительно 2 см и вторичной, длиной приблизительно 10 см, которая размещена внутри корпуса радиотелефона. В выдвинутом состоянии вторичная спираль становится основным излучателем.
Уменьшение размеров сотовых телефонов заставило отказаться от использования вибраторных и спиральных излучателей и перейти к низкопрофильным конструкциям. Микрополосковые антенны и F-образные антенны известны как типичные низкопрофильные антенны и их широко применяют в радиотелефонах. Габариты носимого телефонного аппарата позволяют расположить антенну на лицевой или боковой стороне корпуса.
В современных аппаратах антенны выполнены в виде короткого стационарного штыря, который установлен внутри корпуса, и его почти не видно. Изменение конструкции применяемых антенн связано, в первую очередь, с ростом рабочей частоты, а также требованиями удобства их эксплуатации. Уменьшение размеров корпуса и соответственно размеров антенны приводит, как правило, к уменьшению эффективности ее работы во время передачи и приема. Поэтому применение небольших по размерам сотовых телефонов оправдано только там, где сотовая сеть мобильной связи достаточно развита и имеет мощные базовые станции.
Опыт показывает, что в большинстве случаев лучшая антенна - стандартная. При необходимости имеет смысл приобретать стационарную или автомобильную антенну. Стационарная направленная антенна устанавливается на улице так же, как телевизионная, и направляется на ближайшую базовую станцию. Такие антенны используют для улучшения качества связи в зданиях и подвальных помещениях, а также для обеспечения связью вне зоны приема в пригороде.
В сотовой связи классическую полуволновую антенну, не зависящую от потерь в ближней зоне, как правило, используют в качестве выносной антенны. В большей части современных мобильных телефонов используются четвертьволновые вибраторы разных форм, в которых сама конструкция аппарата служит для антенны нижней частью излучающей структуры - как бы . Измеренная плотность потока излучения мобильного телефона может составлять несколько десятков процентов от номинальной мощности и зависит от того, как расположена рука пользователя с аппаратом у уха (рабочее положение аппарата).
Основные потери эффективности антенны в рабочем положении аппарата носят название "потери ближней зоны". Эти потери определяются в основном двумя факторами: результирующей изрезанностью диаграммы направленности и потерями мощности излучения на единицу массы тела пользователя и, естественно, что у абонента крупных размеров потери ближней зоны больше. Находясь вдали от городов, пользователи сотовой связи нередко сталкиваются с неуверенным приемом базовых станций. Выходом из данной ситуации является использование для работы телефона внешней антенны. Рассмотрим некоторые особенности радиосвязи в широко распространенном стандарте . В стандарте GSM-900 всего . Сотовый телефон, как и базовая станция, могут работать на любой частоте, определенной оператором. Передача от базовой станции (BS) на телефон (MS) ведется на одних частотах (935,2...959,8 МГц), в то время как передача от сотового телефона на базовую станцию - на других на частотах (890,2...914,8 МГц). Канал от базовой станции (BS) к мобильной станции (MS) носит название Down Link, а от MS к BS - Up Link.
Операторы обычно используют ограничение дальности работы мобильного телефона от базовой станции до 35 км, что обусловлено особенностями стандарта. Если в сети стандартной конфигурации в одном частотном канале формируется 8 временных интервалов (тайм-слотов): один служебный, а семь - разговорных, то в этом случае максимальная дальность связи на каждом канале составляет 35 км. В GSM можно пользоваться и нестандартной конфигурацией соты. В этом случае дальность связи увеличивается до 70... 100 км (конфигурация Extended Cell), а емкость сети уменьшается до 2-3 каналов.
Такой режим работы является неприемлемым для городских условий, так как уменьшается количество абонентов сотовой сети. Этот режим работы сотовой связи иногда используется на морском побережье для создания прибрежной зоны, покрытия.
Резюмируя высказанное, можно сделать вывод, что при наличии телефона стандарта GSM-900 для нормальной работы сотового телефона не следует удаляться от ближайшей базовой станции на расстояние более 35 км, в противном случае связь с ней будет затруднена или просто невозможна.
На дальность радиосвязи, как известно, влияют такие факторы: Местоположение BS и MS и рельеф местности. Мощность и чувствительность сотового телефона (MS). Мощность и чувствительность базовой сотовой станции (BS). Антенны, установленные на MS и BS. Время года и погодные условия.
Обычно базовые станции имеют мощность 20...30 Вт. Антенны применяются либо штыревые, либо направленные. Чувствительность базовых станций составляет минус (100... 115) дБ, в то время как выходная мощность телефона составляет 0,3...2 Вт, а чувствительность - минус (90...105) дБ. Чувствительность телефона в основном определяется технологиями, используемыми при создании малошумящих входных устройств.
Если в зонах уверенного приема разница в чувствительности и мощности между различными моделями сотовых телефонов 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 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.
Во время установки сеанса радиосвязи следует учитывать, что радиоволны распространяются лучше на ровной местности и по поверхности реки, в то время как в лесу прохождение волн хуже, чем в городе. Радиосигнал распространяется или принимается лучше, если вы находитесь на высоте, господствующей над окружающей местностью. Бывает так, что во время сеанса связи вас слышат хорошо, в то время как собеседник время от времени пропадает. Для исправления ситуации следует заменить ваш телефон на аппарат с большей чувствительностью. Если же вы находитесь на таком расстоянии от базовой станции, что телефон ловит сигнал сети на пределе или нестабильно, то для улучшения радиосвязи следует попробовать подключить к телефону внешнюю антенну.
В зонах неуверенного приема между каналами с одинаковыми и соседними частотами часто наблюдаются интерференционные помехи. Это связано с ограниченностью частотного ресурса, выделенного операторам . И в связи с этим, в зоне неуверенного приема часто фиксируются сигналы от разных базовых станций, имеющие одинаковые или соседние значения частоты сигнала.
Такие сигналы 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". В такой ситуации телефон не всегда способен выбрать другую частоту, поэтому если у вас телефон Nokia, то можно попытаться воспользоваться функцией "NetMonitor". При отсутствии в телефоне функции NetMonitor следует применить внешнюю направленную антенну с хорошей диаграммой направленности.
ВЫБОР ВНЕШНИХ АНТЕНН
Все стационарные антенны можно разделить на два типа: направленные и ненаправленные. В качестве ненаправленных стационарных антенн в основном применяются полуволновые, коллинеарные и солинейные антенны. Ненаправленные антенны по сравнению с направленными антеннами обладают, как правило, меньшим усилением и применяются в основном там, где возможен прием сигнала от нескольких базовых станций. По конструкции и характеристикам они очень похожи на автомобильные антенны.
Существует много типов направленных антенн, которые отличаются только конструктивным исполнением. В основном используются направленные антенны типа волновой канал, логопериодические и плоские печатные, Антенна типа волновой канал имеет больший коэффициент усиления и проста в изготовлении. Логопериодическая антенна имеет более сложную конструкцию при тех же габаритах, что и антенна типа "волновой канал".
Хотя логопериодическая антенна и имеет меньший коэффициент усиления, но она широкополоснее, что позволяет ее использовать в большем интервале радиочастот. Для сравнения приведем коэффициенты усиления наиболее распространенных внешних антенных для сотовых телефонов. Простая автомобильная 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.
АНТЕННЫ ТИПА ВОЛНОВОЙ КАНАЛ
В сотовой связи в качестве стационарных антенн получила широкое распространение антенна типа Уда-Яги (или "волновой канал"). Эта антенна имеет много разновидностей, которые различаются между собой числом элементов, плоскостями поляризации и конструкцией отдельных элементов. Антенна для сотовой связи имеет вертикальную , и поэтому ее активные вибраторы, рефлекторы и директора устанавливаются вертикально. "Волновой канал" до настоящего времени является одной из лучших антенн для радиосвязи на УКВ, а также приема телевидения. Применение такой антенны позволяет значительно увеличить дальность действия сотового телефона, позволяя вести связь из мест значительно удаленных от зоны обслуживания вашего оператора.
Выбор внешней антенны производится, исходя из ее основных параметров: рабочий диапазон (frequency range); коэффициент усиления (gain); ; .
Рабочий диапазон антенны должен соответствовать диапазону частот, в котором работает ваш сотовый телефон. Коэффициент усиления следует выбирать по возможности наибольший, импеданс антенны (волновое сопротивление) должен быть равен 50 Ом, а коэффициент стоячей волны - не превышать двух. Все вышеперечисленные параметры антенны обычно указываются в ее паспорте, а если такого нет, то необходимую информацию может дать продавец магазина. В продаже есть антенны с аналогичными радиотехническими характеристиками и других фирм, которые по стоимости меньше указанных выше типов антенн. Это объясняется их низкой механической надежностью и плохой коррозийной стойкостью. Заметим, что в Западной Европе отсутствуют зоны неуверенного приема, и поэтому направленных антенн для терминалов GSM-900 практически не выпускается. В продаже есть только направленные фирменные антенны GSM-900 для работы с ретрансляторами (репитерами) операторов.
| Тип | Название | Число элементов | Рабочий диапазон (Мгц) | Стандарт связи | Усиление (дБ) | Волновое сопротивление | КСВ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| YAGI10 | 10 | 890...960 | GSM-900 | 15 | меньше 2 | ||
| ACV | Polaris 900 | - | 890...960 | NMT-450 | 5 | ||
| ABV9 | CARANT | 9 | 800...960 | GSM-900, AMPS | 11 | ||
| YAGI7 | 7 | 450...470 | NMT-450 | 11 | |||
| ACV26 | CARANT | 26 | 800...960 | GSM-900, AMPS | 16 | ||
| AGV10 | CARANT | - | 1710...1990 | GSM-1800, GSM-1900 | 8 | ||
| WLP | CARANT | - | 890...960 | GSM-900 | 8 |
Характеристики промышленных направленных антенн для сотовых телефонов
УСТАНОВКА АНТЕННЫ
После выбора внешней антенны следующим этапом является ее правильная установка. Проще всего антенну укрепить на вертикальной трубе высотой несколько метров и диаметром 30...50 мм, установленной на крыше дома или холме. Антенна крепится кронштейнами, скобами, болтами с гайками и другими крепежными деталями. При этом нужно помнить, что антенна должна быть направлена в сторону ближайшей базовой станции, а ее штыри располагаться вертикально. Направление на базовую станцию определяют следующим образом. Подключают сотовый телефон к антенне с помощью кабеля и антенного адаптера, а потом, вращая антенну в различных направлениях, производят фиксацию максимальных показаний индикатора уровня сигнала. При этом руки должны быть убраны с антенны. Измерение каждого показания должно длиться не менее 10...20 секунд.
Установка ненаправленной антенны несколько проще. Штырь антенны устанавливают в вертикальном положении, как можно выше. Длина соединительного антенного кабеля должна быть как можно меньше. Применяющийся обычно для этих целей кабель типа RG-58 длиной 5 м ослабляет сигнал почти вдвое. При длине соединительного кабеля до 10 м лучше использовать кабель типа RG-59, имеющий низкие потери (low loss). При большей длине лучше взять кабель типа RG-213, его диаметр примерно 10 мм.
При длине соединительного кабеля около 50 м для компенсации потерь в нем следует применить так называемый бустер. Бустер представляет собой пару антенных усилителей, один из которых работает на прием, а другой - на передачу сигнала.
Чтобы иметь возможность перемещаться по помещению и не быть привязанным к соединительному кабелю внешней антенны, обычно используют . Репитер состоит из антенного усилителя (50...60 дБ) и передатчиков, один из которых работает на передачу сигнала от оператора на сотовый телефон, а другой осуществляет передачу сигнала от телефона до базовой станции.
Репитер
внешне представляет небольшой плоскую
коробочку, на одной из малых граней которой
имеется гнездо для подключения внешней антенны,
а на другой - разъем с прикрепленной небольшой
комнатной антенной, как правило, в виде гибкого
штыря с усилением 3 дБ. Связь сотового телефона с
репитером осуществляется на расстоянии до 30 м.
Репитер создает как бы одну маленькую соту, в
зоне действия которой можно свободно
перемещаться. При покупке репитера нужно
выбирать модель, которая работает в одном
стандарте с вашим сотовым телефоном.
Следует заметить, что могут пользоваться несколько абонентов. Разговаривать одновременно по своим сотовым телефонам могут от 3 до 6 человек, в зависимости от стандарта и типа репитера, а вот в режиме ожидания может находиться неограниченное число пользователей. Таким образом, ваши друзья, пришедшие к вам в гости или клиенты в вашем офисе тоже могут воспользоваться репитером.
Бывают случаи, что даже применение направленной антенны с высоким коэффициентом усиления совместно с бустером или репитером не дает никаких результатов, и связи нет, что бы вы ни делали. Причин может быть несколько, но две основные такие: вы попали в зону так называемой радиотени или вы находитесь слишком далеко от зоны действия ближайшего сотового оператора. Сигнал высокочастотного диапазона сотовой связи представляет волны очень малой длины, которые распространяются в основном по прямой и, встречая на своем пути препятствие, они либо отражаются от него, либо затухают в его толще.
Для того, чтобы выйти из зоны радиотени, нудно поднять антенну как можно выше, то есть установить антенну на более высокую мачту. Отечественная промышленность выпускает мачты нескольких типов, высотой от 7 до 30 метров. Если же в этом случае связь с оператором так и не удастся установить, то тогда необходимо покупать спутниковый телефон.
КАБЕЛЬ И АНТЕННЫЕ ПЕРЕХОДНИКИ
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 RG-6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой. Его вы найдете в любом магазине. Затухание составляет 20...24 дБ на 100 м (проверено экспериментально). Длина кабеля между антенной и телефоном должна быть не более 30 м, чтобы были меньше потери сигнала.
Промышленные штыревые автомобильные антенны обычно включают в себя кабель RG-59 с затуханием 28 дБ на 100 м. Антенна типа волновой канал с коэффициентом усиления 12 дБ и Юм кабеля RG-6U дают общее усиление 9,6 дБ, а при 20 м - 7 дБ.
На большинстве сотовых 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.
При покупке антенного переходника необходимо убедиться в его работоспособности. При включении переходника в телефон встроенная в телефон антенна отключается, а выходной каскад переключается на переходник. Другими словами, на шкале телефона можно заметить, что при подключении к нему одного переходника происходит некоторое падение величины сигнала. Если же после этого подключить к переходнику внешнюю антенну, то сигнал должен возрасти. Все это говорит о том, что переходник работает.
НАСТРОЙКА АНТЕННЫ НА МЕСТНОСТИ
Установленную антенну с помощью кабеля подключают к сотовому телефону и производят ее настройку. Телефон следует разместить так, чтобы был виден его экран. При настройке антенны с аппаратами Nokia лучше всего использовать функцию NetMonitor. В этом случае ориентируются по уровню сигнала в децибелах: если значение уровня в децибелах больше, то сигнал сильнее. В противном случае настраиваются по стандартной шкале уровня сигнала.
В других типах телефонов можно ввести специальный код и открыть служебное меню. Меню позволяет увидеть приемный уровень 6...8 частот, принимаемых телефоном в порядке убывания, номер частоты, расстояние до базовой станции, процент ошибок в канале и др.
При настройке антенну поворачивают вокруг мачты медленно и с остановками, так как уровень принимаемого сигнала, отображаемый в телефоне, изменяется с задержкой до нескольких секунд. Если известно направление на ближайший город, то антенну можно вначале направить на него. Вращение антенны производят до того момента, пока не будет установлено направление, откуда приходит сигнал максимального уровня. Получив необходимый результат, производят фиксацию антенны. Бывает и так, что удается определить направление, откуда приходит сигнал, но его сила такова, что не позволяет установить качественную связь, тогда следует применить антенный усилитель.
Сейчас невозможно себе представить жизнь без мобильного телефона, но в некоторых случаях он становится бесполезен. Нет связи или очень слабый сигнал бывает в подвальных помещениях, в автомобилях, в местности, далеко расположенной от ретрансляционной антенны или в городе, где много высотных зданий, гасящих сигнал. В этих случаях можно воспользоваться готовым дополнительным устройством или узнать, как сделать и подключить антенну к мобильному телефону своими руками.
Прежде чем заняться поиском и реконструкцией внешних антенн для мобильного устройства необходимо понять, как устроен современный сотовый аппарат. А он представляет собой маленькую радиостанцию, работающую на разных частотах, определяемых сотовым оператором. Так, в соотношении «передача - приём»: базовая станция (BS) - телефон (MS) работает на 935,2–959,8 МГц, а телефон (MS) - базовая станция (BS) - на 890,2–914,8 МГц. Отношение канала от BS к MS называется Down Link, а MS к BS - Up Link.
Любые провайдеры ограничивают дальность связи мобильного телефона от базовой станции на расстоянии до 35 км. При этой конфигурации количество разговорных каналов достигает 8 и является стандартным режимом, используемым в городской зоне. Тогда как GSM предусматривает нестандартную конфигурацию с дальностью связи 70–100 км (Extended Cell), но при этом каналов становится меньше - максимум 3. Последний режим обычно используется в прибрежной зоне покрытия.
Какая внешняя антенна подходит для смартфона
На качество связи и силу сигнала также оказывают влияние местоположение, рельеф местности, погодные условия и время года, чувствительность и мощность сотового телефона и главной антенны. Автомобильная или стандартная устанавливается на улице, желательно на крыше здания или автомобиля. Как и телевизионную, её необходимо направить в сторону ближайшей базовой станции. Для этого устройство следует двигать и поворачивать, пока не усилится сигнал.
- Волновая содержит траверсу с перпендикулярно расположенными рефлекторами. Их размеры зависят от частоты, прямо пропорциональной длине волны. Имеет явное преимущество усиления сигнала при довольно небольших габаритах. Недостатком является необходимость точного наведения на станцию.
- Параболическая состоит из отражателя и облучателя. Такая конструкция достаточно сильно усиливает сигнал, но при этом установка требует определённых навыков. Минусом этой антенны является нулевая эффективность при неточной настройке.
- Плоская панель представляет собой плоский небольшой квадрат с облучателем внутри рефлектора. Преимуществом устройства служит широкий спектр направленности, что не требует точной наводки, но при этом даёт средние показатели усиления сигнала.
- Штыревая конструкция - это небольшой вертикальный стержень, одновременно являющийся и облучателем, и рефлектором. Плюсом антенны выступает круговая направленность, которая не требует точной установки на базовый распределитель провайдера. Но есть нюанс, размещать такую антенну следует так, чтобы между ней и базой не было экранизирующих конструкций. Она устанавливается там, где не требуется особого усиления сигнала.
Как подключить внешнюю антенну к мобильному телефону
Обычно сотовые телефоны настроены на высокие частоты. Поэтому для эффективности работы внешней конструкции огромное значение имеет качество кабеля и его соединения. Лучше всего использовать коаксиальный провод (RG-6 от известных производителей) и высокочастотный разъём. Если нет гнезда для крепления внешней антенны, можно использовать устройство громкой связи. В этом случае антенный провод присоединяется к устройству громкой связи, а мобильник вставляется в гнездо этого устройства. Также можно центральной жилой кабеля сделать 3–4 витка вокруг мобильника, вблизи встроенной антенны.
Конечно же, такой способ использования телефона не совсем удобен и ограничивается длиной провода. Но этих неудобств можно избежать, сделав мобильное устройство стационарным.
Как самому сделать антенну к сотовому телефону
Антенну «на скорую руку» можно сделать из того, что есть в доме
- Взять медную проволоку и согнуть её в ромбовидную «восьмёрку» со стороной 8 см. Кабелем соединить антенну с телефоном, предварительно зачистив его концы. В горизонтальном положении прикрепить к потолку, где есть более сильный сигнал.
- Использовать кулинарную фольгу, сделав из неё большой «кулёк» и вложив него мобильный телефон.
- Можно использовать железный тазик подходящего размера, использовав его как параболическую антенну с мобильником в фокусе.
Домашняя антенна, которая подходит в основном для усиления сигнала . Для этого понадобятся: плоскогубцы, клещи или нож, коаксиальный кабель, паяльное оборудование, медный провод (8 см) и переходник для мобильного устройства (можно китайский).
- Зачистить один конец высокочастотного кабеля так, чтобы не повредить центральную жилу, он будет подключён к антенне. Другой конец подсоединяется к телефону.
- Медный провод припаять к сердечнику кабеля так, чтобы конструкция была крепкой и располагалась вертикально вверх. Такой же провод припаять к оплётке кабеля вертикально вниз.
- Оба медных провода закрепить на небольшой деревянной доске, заизолировав в припаянных местах.
- Закрепить эту конструкцию на крыше как можно выше, а другой конец антенного кабеля подсоединить к телефону с помощью адаптера.
ВАЖНО. Следует строго соблюдать вертикальное и горизонтальное соединение медного провода с кабелем.
Переносная антенна подходит даже в том случае, если сети, вообще, нет.
Это довольно простое приспособление, но довольно эффективное. Таким устройством можно пользоваться везде. Для этого потребуется: радиоантенна от старого магнитофона, тоненький провод (0,5 м), отвёртка, паяльник и маленькая шайба.
- Радиоантенну разобрать у основания.
- К шайбочке припаять проводок.
- Собрать основание антенны, прикрепив шайбу с проводом.
- Снять крышку с телефона и найти разъём для подключения дополнительной антенны.
- Зачистить другой конец провода на 1–2 мм (не больше) и вставить в дырочку в центре этого разъёма.
- Зафиксировать провод по телефону и посмотреть на шкалу сети. Индикатор должен показать 6 из 6 палочек.
- Крышку от мобильного устройства можно не устанавливать.
Помимо самодельных антенн можно использовать покупные репитеры , позволяющие сделать устойчивую связь в любых помещениях и отдалённых местностях. Но стоимость такого оборудования довольно высока и сопоставима с ценой хорошего мобильного телефона, а более продвинутые решения достигают и 2–3 тысяч долларов. Поэтому в домашних условиях всегда можно воспользоваться более дешёвыми и подручными средствами усиления сигнала.
