Внутренняя gsm антенна своими руками – Антенна GSM своими руками

Содержание

Как подключить внешнюю антенну к смартфону. Делаем антенну GSM своими руками

Стремясь расширить функционал современных информационно-коммуникационных устройств,

Судя по описанию последних новинок бренда Нокиа, ознакомиться с которыми можно , финский производитель остался верен себе, предлагая покупателям функциональные мобильные телефоны по приемлемым ценам.

Современный недорогой телефон, поддерживающий Wi-Fi , может быть использован не только для интернет-серфинга, но и для бесплатной связи во время пребывания в командировке, без разорительных счетов за роуминг.

производители стали устанавливать пассивные внутренние антенны, предназначенные для обеспечения работоспособности GPS приложений в смартфонах.

Очень часто это не дает должного эффекта, особенно, если коммуникатор используется в качестве навигатора в пасмурную погоду. Дело может доходить до того, что устройство не сможет поймать ни один спутник.

Поэтому и требуется в этом случае внешняя активная GPS антенна для смартфона либо монтаж мощного пассивного приемного устройства.

Усиление уровня приема GPS сигналов смартфоном

Умельцам удавалось улучшать прием GPS сигналов на смартфонах, используя кустарный метод – припаивая к квадрату-контакту GPS многожильный медный провод, который аккуратно крепился затем по периметру девайса.

Описывается способ и установки пассивной GPS антенны с MMCX коннектором типа male. Это довольно сложно и требует определенных навыков в пайке. Да и выбрать следует именно пассивное приемное устройство, поскольку установленная внутри корпуса активная GPS антенна для смартфона не подходит. Ей требуется подать питание в пределах 3-5 В, что нереально. Аккумулятор при такой нагрузке разряжаться будет очень быстро. В магазинах же чаще всего продается именно активная антенна.

Внешний GPS приемник

В отличии от вышеописанной модификации гаджета, внешняя GPS антенна для планшета или смартфона подключается гораздо проще, без риска испортить коммуникатор, а именно:

  1. Bluetooth GPS приемники считаются идеальным вариантом для коммуникаторов, поскольку все данные передаются с применением протокола Bluetooth. Следовательно, не нужны никакие дополнительные разъемы, подсоединения. Если в смартфоне уже имеется установленное навигационное приложение, то и не потребуется особой настройки.
  2. Внешняя GPS антенна для планшета может быть оснащена интерфейсом USB/PS2. Хоть в последнее время такой интерфейс чаще всего рассчитан для ноутов, нетбуков либо ПК.

Значительно упрощает общение с друзьями и коллегами, которые пользуются услугами разных операторов мобильной связи, смартфон Самсунг с двумя сим-картами , использование которого позволяет оптимизировать расходы.

Представленная информация позволяет выбрать планшетник для использования мобильного интернета и телефонной связи, нужную Sim–карту, определить, услугами каких операторов мобильной связи лучше воспользоваться.

Если же в планшетнике не предусмотрен USB, то следует отдать предпочтение приемникам, работающим с протоколами Bluetooth. Примечательно, что беспроводная передача усиленных сигналов GPS имеет свой автономный источник питания, что значительно повышает эффективность работы.

Можно приобрести и планшет с внешней GPS антенной, к примеру, китайский Zenithink Z102. Хоть GPS встроенный, но имеется и внешняя антенна, которая позволяет устройству лучше принимать сигнал.

Добавить комментарий

Принципы и способы усиления сигналов 1G, 2G, 3G, 4G, wi-fi. Предположим, у вас есть загородный домик, куда вы ездите в летнее время. Расслабившись на природе, захотели послушать любимую музыку онлайн с вашей социальной странички, как вы это делаете дома или на работе. Но привычного значка 3G в правом верхнем углу телефона у вас нет. На канале YouTube «Против течения» рассказали технические основы, знание которых поможет правильно выбрать дополнительную антенну для смартфона.

Но при этом вы разговариваете по сотовому телефону, отправляете sms сообщение, получаете с небольшим промежутком whatsapp. В чём же проблема и можно ли ее решить? До этого нужно понять систему обеспечения связи. Сотовая связь обеспечивается (раздается) при помощи вышек. Сама по себе она может выглядеть как угодно, хоть деревянная палка. Это неважно! Важно, какое оборудование на ней. Мы привыкли, что при помощи сотового телефона звоним, получаем sms и пользуемся интернетом. При этом ориентируемся на одну шкалу сигнала в углу экрана. На самом деле это разные сигналы. Описание ниже для вас будет понятно.

Этих каналов намного больше. Здесь приведены самые распространённые общедоступные сети. Эти сигналы раздают специальное устройства (модули) установленные на вышках. Для каждого — 3G или 2G — отдельный. Последний представляет собой антенну, она должна иметь определённую конструкцию, так как от неё зависит частота передачи данных.

Частота радиоволн измеряется в Мгц (мегагерцы). Например:
— связь 1-2 G работает на 890-915 Мгц.
— 3G — 1920-1980 Мгц.
— 4G — 2300-2340 Мгц.
— Телевидение 470 — 850 Мгц.
— ФМ радио — 96 — 108 Мгц.
— Wi-Fi — 2400 — 2500 Мгц.
Это стандартные в России. Теперь вы начинаете понимать, почему телевизионная антенна не ловит вай фай? Чтобы принимать, либо раздавать сигнал на определенной частоте, нужно соответствующая конструкция.
В наше время, как правило, в развитых городах с учетом нынешних потребностей вокруг них устанавливаются вышки 1-4g. С учетом рельефа городов, высоты домов, на крышах госучреждений или частных, где не залезет посторонний человек, устанавливаются повторители (репитеры), с целью более качественного распределения сигнала. Сама по себе оборудование по раздаче либо дублирование очень дорогое, с учетом того что бюджет в России ограничен, нормальный беспроводной высокоскоростной интернет везде раздавать не будут. Поэтому на территории вашей дачи не будет 3-4G интернета по причине отсутствия соответствующих модулей на вышке. Ну если до ближайшей с модулем менее 50 км, то есть шанс поймать этот сигнал!

Для этого нужно приобрести узконаправленные антенны, работающие на частотах, которые собираетесь ловить. 3-4G конструкция такого рода выглядит так. С виду похоже на телевизионную, однако расстояние между зубчиками имеет значение, для приема Wi-Fi другая.

Их нужно четко направлять на вышку. Уровень сигнала измеряется в dbi (децибелы).

У антенны свой коэффициент усиления (например 20 децибел), но необходимо помнить, что вы будете тянуть провод двухжильный с крыши или от столба до дома. На каждый метр провода сигнал теряется приблизительно на 0,5 децибел. При 20 метрах можно потерять от 10 децибел. Узкий луч мощностью 5 децибел принимает на расстояние 3 км на 80%, таким образом в конце провода (дома) нужно установить усилитель.


Если в радиусе 50 км отсутствуют вышки с 3-4G, то высокоскоростного мобильного интернета не будет. Если позволяют средства, поставьте себе спутниковый интернет при условии, что над вашей местностью летает спутник.

Если при телефонном разговоре разрыв в несколько секунд, отсутствует даже GPRS и это стабильно. Тогда никакой усилитель не поможет.

На модуле 1G 2G имеется определенное количество ячеек, позволяющих вести одновременную двухстороннюю связь. Если у вас вышеуказанная ситуация, то скорее всего ячеек например 1000, местных жителей в ведущих разговор — 10.000. Вспомните новый год, когда невозможно дозво

lightinfom.ru

GSM антенна внешняя: типы, настройка, установка

Мобильная связь является единственным средством коммуникации для некоторых удаленных от города районов. В этих случаях посредством сетей GSM, 3G и 4G осуществляется не только голосовая связь, но и передача данных: провайдеры, строящие свои сети на базе оптоволоконных систем, не рассматривают жителей поселков и дачников как потенциальных абонентов. Но при значительном удалении абонента от базовой станции мощности сигнала может быть недостаточно для стабильной работы приемо-передающего устройства, будь, то телефон или модем, и часто возникает вопрос о необходимости установки внешней антенны. 


Внешняя антенна приема и передачи сигнала GSM — общее упрощенное название устройства, задача которого принимать и передавать сигнал нужной частоты в указанном направлении. Так как стандарт GSM, работающий на частотах 900 и 1800 МГц использовался в течение достаточно длительного времени, данная аббревиатура в разговорной речи стала применяться и для мобильных систем другого типа.

По исполнении и принципу действия внешние GSM-антенны делятся на несколько типов. Выбор и установка осуществляется с учетом уровня сигнала в месте расположения абонента, рельефа местности и технических условий.

Наиболее популярные типы GSM-антенн

  1. Yagi (волновой канал). Представляет собой траверсу, по длине которой перпендикулярно расположены рефлекторы. Размеры траверсы и рефлекторов зависят от частотных характеристик антенны, так как длина волны обратно пропорциональна частоте. Важное преимущество — значительный коэффициент усиления при небольших габаритах.Недостатком является достаточно узкая направленность и необходимость точного наведения на базовую станцию.Типовое антенное устройство «волновой канал».

    Типовое антенное устройство «волновой канал»

  2. Параболическая антенна. Состоит из параболического отражателя и размещенного в его фокусе облучателя. Имеет наибольший коэффициент усиления среди всех распространенных типов антенн. Установка требует определенных навыков и умений, так как при неточной настройке эффективность снижается до нуля.Параболическая антенна с сетчатым рефлектором.

    Параболическая антенна с сетчатым рефлектором

  3. «Панель». Выглядит как плоская панель небольшой толщины, облучатель находится внутри рефлектора. Обладает средними показателями усиления сигнала, но благодаря широкой диаграмме направленности не требует очень точной настройке и достаточно просто устанавливается.

    Панельная антенна, установленная на стене частного дома

  4. Штыревая антенна. Вертикально расположенный штырь одновременно является и рефлектором, и облучателем. Диаграмма направленности круговая, точного направления в сторону базовой станции не требуется, но при установке необходимо избегать размещения, при котором между антенной и БС расположены экранирующие конструкции. Рекомендуется для установки в местах, где значительного усиления сигнала не требуется.Внешняя штыревая GSM-антенна.

    Внешняя штыревая GSM-антенна

Установка

Установка заключается в жесткой фиксации антенны и установки нужного направления. Тип фиксации зависит от конструкции антенны: это могут быть корпусные отверстия, зажимные хомуты с резьбой или иное конструктивное решение. Для возвышения антенны используются мачты. Практика показывает, что для установки антенн с небольшой массой достаточно удобно использовать стеклопластиковые мачты, например, колена от недорогих телескопических удочек.

Настройка

Настройка заключается в точном нацеливании на базовую станцию оператора сотовой связи, если антенна характеризуется узкой диаграммой направленности. Для настройки можно использовать программы мониторинга сети, в огромном количестве представленные для всех известных платформ. Точная настройка осуществляется следующим образом:

  • Антенна фиксируется на мачте таким образом, чтобы оставалась возможность ее вращения с приложением незначительных усилий.
  • Конец подключенного коаксиального кабеля снижения зачищается от оплетки, а центральная жила помещается возле антенного модуля телефона или планшета (можно просто обмотать устройства).
  • Запускается программа мониторинга сигнала сети, и путем поворота антенны достигается наилучшее значение качества сигнала. Необходимо помнить, что уровень сигнала выражается в dBm (отношению децибел к милливаттам) и имеет отрицательное значение, соответственно, качество сигнала увеличивается с уменьшением данного показателя.
  • При достижении наилучшего значения антенна жестко фиксируется, место подсоединения кабеля изолируется от возможного попадания влаги при помощи изоляционной ленты или термоусадочной трубки.

    Экран программы мониторинга уровня сигнала сети

Следует помнить, что узконаправленные антенные устройства настраиваются с учетом конкретного места расположения базовой станции. При смене оператора может потребоваться перенастройка антенны.

Подключение к телефону или модему

Так как мобильная связь и передача данных в сотовых сетях работают на высоких частотах, для обеспечения нормальной эффективной работы при подключении антенны огромное значение имеет тип и качество кабеля и всех соединений. Для подключения необходимо использовать высокочастотный коаксиальный кабель, обеспечивающий прохождение сигналов высокой частоты с незначительным затуханием, например RG-6 известных производителей. Для подключения к приемо-передающему устройству целесообразно использовать соответствующий высокочастотный разъем. Если устройство не оборудовано разъемом для подключения внешней GSM-антенны, следует поступить так же, как при настройке: поместить зачищенную экранированную жилу кабеля вблизи встроенного антенного модуля.

Высокочастотный разъем для подключения к модему или роутеру

Логично предположить, что использование мобильного устройства с внешней GSM-антенной не всегда удобно, так как показатель мобильности ограничивается длиной кабеля. Во избежание подобных неудобств имеет смысл сделать мобильное устройство стационарным. Это можно сделать следующим образом:

  • Для голосовой связи — установить репитер, который будет принимать и передавать сигналы с использованием антенны, усиливая их в зоне установке.
    Репитер, предназначенный для ретрансляции и усиления GSM-сигнала.
  • Для передачи данных модем с подключенной антенной устанавливается в роутер, имеющий поддержку данного устройства, а подключение потребителей осуществляется посредством Wi-Fi. Отличным решением будет использование роутера с собственной поддержкой мобильных сетей и разъемом для подключения внешней GSM-антенны.

Видео по теме

vashumnyidom.ru

Антенна GSM своими руками | Делаю все своими руками

   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.

Справка

   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.

Дальность связи

   На дальность радиосвязи
влияют следующие факторы:

  1. Местоположение BS и MS и
    рельеф местности.

  2. Мощность и чувствительность
    MS.

  3. Мощность и чувствительность
    BS.

  4. Используемые на MS и BS
    антенны.

  5. 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.

Поиск сигнала

   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.

Выбор антенны

   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.

Кабель и антенные переходники

   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 коэффициентign=”justify”>   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.

Настройка антенны на местности

   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 фун�большим 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 коэффициенткцию 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 случаи 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.

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 коэффициентr>

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

   Параметры: коэффициент
усиления – 8,3 дБ, волновое
сопротивление – 60 Ом.

Рис. 2. Логопериодическая антенна

malmon.ru

Как отремонтировать антенну на андроиде. Делаем антенну GSM своими руками


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.

Справка
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.

Дальность связи
На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

Местоположение BS и MS и рельеф местности.

Мощность и чувствительность MS.

Мощность и чувствительность BS.

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.

Поиск сигнала
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 напр

comuedu.ru

Антенна GSM своими руками. — PDF

Транскрипт

1 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. Справка Говоря совсем просто, мобильный телефон представляет собой дуплексную радиостанцию, ведущую радиообмен на разных частотах. Всего в стандарте GSM 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 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 1 / 11

2 связь, удалившись от ближайшей базовой станции больше чем на 35 км. Максимальная дальность связи, достигнутая мной, — 34 км. Дальность связи На дальность радиосвязи влияют следующие факторы: 1. Местоположение BS и MS и рельеф местности. 2. Мощность и чувствительность MS. 3. Мощность и чувствительность BS. 4. Используемые на MS и BS антенны. 5. Воля Господа Бога (опытные связисты шутят, что это — главное). Обычно базовые станции имеют мощность Вт. Антенны применяются либо штыревые, либо направленные. Чувствительность базовых станций составляет -100 дб дб. Изменить или повлиять на все эти параметры пользователь, конечно, не может. Выходная мощность телефона составляет 0,3-2 Вт, чувствительность 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 2 / 11

3 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. Поиск сигнала 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 3 / 11

4 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. Выбор антенны 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 дб (в зависимости от количества элементов, качества сборки и настройки антенны), что составляет уже 2-3 кубика по шкале, а логопериодическая антенна 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. 4 / 11

5 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 5 / 11

6 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 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 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 дб. Теоретически при необходимости можно соединить 2 волновых канала, один — 6 / 11

7 настроенный на частоту приема, другой — на частоту передачи, но это уже слишком сложная система. 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 RG6 — коаксиальный кабель с двойной оплеткой. Его вы найдете в любом магазине. Затухание составляет 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. Настройка антенны на местности 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: 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. 7 / 11

8 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 случаи практически весь сигнал теряется в кабеле. Напоследок приведем размеры самодельной логопериодической антенны для диапазона МГц (рис. 2). Размеры взяты с сайта Программу для расчета антенны-волновой канал опять-таки можно найти на: Номер элемента Общая длина вибраторов (мм) Расстояние от предыдущего элемента (мм) Расстояние от конца бума (мм) 5 8 / 11

9 / 11

10 Параметры: коэффициент усиления — 8,3 дб, волновое сопротивление — 60 Ом. 10 / 11

11 Рис. 2. Логопериодическая антенна Источник ( cxem.net ) // 11 / 11

docplayer.ru

Радиотехника,Антенна GSM своими руками

 

   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.

Справка

   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.

Дальность связи

   На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

1.       Местоположение BS и MS и рельеф местности.

2.       Мощность и чувствительность MS.

3.       Мощность и чувствительность BS.

4.       Используемые на MS и BS антенны.

5.       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.

Поиск сигнала

   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.

Выбор антенны

   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.

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 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.

Настройка антенны на местности

   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 случаи 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.

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

   Параметры: коэффициент усиления — 8,3 дБ, волновое сопротивление — 60 Ом.

Рис. 2. Логопериодическая антенна

 

 

 

irkidei.narod.ru

Антенна GSM своими руками | Связь без преград: Усиление мобильной связи, Официальная гарантия, НДС. Установка GSM/3G репитера. Бесплатная доставка.

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.

Справка

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.

Дальность связи

На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

  1. Местоположение BS и MS и рельеф местности.
  2. Мощность и чувствительность MS.
  3. Мощность и чувствительность BS.
  4. Используемые на MS и BS антенны.
  5. 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.

Поиск сигнала

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.

Выбор антенны

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.

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 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.

Настройка антенны на местности

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 случаи 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.

 

Номер элементаОбщая длина вибраторов (мм)Расстояние от предыдущего элемента (мм)Расстояние от конца бума (мм)
5176044
41415195
311340135
26032168
17226194

Параметры: коэффициент усиления — 8,3 дБ, волновое сопротивление — 60 Ом.


Рис. 2. Логопериодическая антенна 

zvyazok.com.ua