Диагностика и устранение неисправностей GSM-модуля — одна из сложных и трудоемких. Для диагностики рекомендуется использовать GSM-тестер. Например, такой:

GSM-тестер Will’tek

Однако он весьма дорог и начинающему мастеру купить его не под силу. В перспективе же следует приобрести данный прибор.

Следует четко разграничивать неисправности приемного и передающего трактов, а так же учитывать, что общим для них является антенный переключатель (antenna switch), который выполнен на хрупкой керамической подложке и при падениях и ударах нередко трескается.

В результате телефон не видит сеть или же видит, но зарегистрироваться не может. Во многих телефонах антенный переключатель и усилитель мощности (а иногда и приемопередатчик тоже) совмещены в одну микросхему.

Характерные неисправноси GSM-модуля:

1. Телефон «не видит» сеть — постоянное сообщение на дисплее телефона типа: «нет сети» или ему подобное и, соответственно, отсутствие полосок (рисок) индикатора напряженности электромагнитного поля GSM-сети. Для начала следует проверить, находит ли телефон сети в режиме ручного поиска. Если сети находятся — можно предположить, что приемный тракт GSM-модуля в порядке и телефон не может зарегистрироваться в сети, так как нет возможности передать запрос на регистрацию. Неисправность следует искать в передатчике, усилителе мощности (Power Amplifier), а так же в антенном переключателе.

Если же телефон не находит ни одну сеть — проверку следует начинать последовательно по мере прохождения сигнала, то есть от антенны и до приемопередатчика.

Производится внешний осмотр антенны и контактных выводов антенных цепей платы телефона на отсутствие окислов, деформации или отсутствия пружинящих контактов подключения антенны, а также обрывов антенн, выполненных в виде тонкого шлейфа, наклеенного на ту или иную корпусную часть телефона.

Практически каждый телефон оборудован диагностическим разъемом, который предназначен для подключения GSM-тестера или внешней GSM антенны (для зон неуверенного приема сигнала).

Так как данный разъем стоит последовательно между антенной и входными цепями (switch и так далее), то при нарушении контакта внутренней контактной группы разъема в результате воздействия влаги, окислов, мех. воздействий, антенна оказывается отключенной от телефона. Проверяется прозвонкой тестером и, при необходимости, производится замена на заведомо исправный. Допускается так же замена разъема перемычкой. В таком случае функция подключения GSM-тестера или внешней антенны будет недоступна. Следует обратить внимание, что контакт разъема может не отсутствовать полностью, а иметь сопротивление от сотен миллиОм до нескольких единиц Ом. Однако для таких сверхвысоких частот GSM-диапазона на таком сопротивлении будут огромные потери (затухания) сигнала и, соответственно, телефон не будет видеть сеть или же уровень будет очень низкий и постоянно «плавать».

Следующий элемент, который выходит из строя в результате падений и ударов — фильтр 850/900MHz и 1800/1900MHz — каждый для своего диапазона частот.

Без GSM-тестера и/или осциллографа выявить неисправный можно только методом замены на заведомо исправный.

При падениях и ударах нередко нарушается пайка микросхем GSM-модуля, а в некоторых случаях Усилитель Мощности выходит из строя и дает короткое замыкание по питанию. Выполняется пропайка или замена соответствующих микросхем.

2. Телефон регистрируется в сети, но звонок выполнить невозможно. Данный дефект может возникнуть по нескольким причинам:

— неправильная настройка ПО (программного обеспечения) телефона — выбрана опция «Скрывать номер», если оператор не поддерживает эту функцию по умолчанию. Дозвон прекращается практически сразу после нажатия кнопки «Вызов». Необходимо выбрать опцию «Задано сетью», «Показывать номер» или др., согласно пунктам меню конкретного телефона.

— плохая экранировка GSM-модуля. Касается телефонов, у которых экранировка выполнена в виде металлизированного напыления задней крышки корпуса. Со временем переходные контакты (для соединения экранировки с общим проводом платы) окисляются, напыление осыпается и при звонке часть мощности, излучаемая усилителем мощности и антенной, наводится на элементы и цепи платы телефона. Характерно для телефонов Samsung X100, X480 и им подобных.

— сбой ПО телефона. Нарушение настроек специальной области памяти, содержащей всевозможные калибровки, защитные данные и т.д. Для каждого телефона именуются по своему. Например, для NOKIA — PM (Permanent Memory), для Sony Ericsson — GDFS (Global Data File System), для Samsung — EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) и др. Иногда восстановить работоспособность можно полным сбросом настроек до заводских значений по умолчанию через соответствующий пункт меню, как правило именуемый «Сброс настроек» или «Восстановить заводские настройки» или же сделать это с помощью специального сервисного кода (поддерживается не всеми телефонами). Самый действенный способ — восстановление ПО с помощью соответствующего программатора.

Базовые станции. Общие сведения

Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы.

Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:

С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).

Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:

Зона обслуживания базовых станций

Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера:

Пикосота – это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком:

Микросота – это приближенный вариант реализации базовой станции в компактном виде, очень распространено в сетях операторов. От «большой» базовой станции ее отличает урезанная емкость поддерживаемых абонентом и меньшая излучающая мощность. Масса, как правило, до 50 кг и радиус радиопокрытия — до 5 км. Такое решение используется там, где не нужны высокие емкости и мощности сети, или нет возможности установить большую станцию:

И наконец, макросота – стандартная базовая станция, на базе которой строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг.

Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение «сеть занята». Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки.

Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров.

В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) тогда на помощь приходят пикосотовые базовые станции.

За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.

Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900–мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.

Антенны базовых станций. Заглянем внутрь

В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже:

А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.

Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.

Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.

В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.

Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.

На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.

Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.

Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.

А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:

С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.

Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:

С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.

Многодиапазонные антенны

С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать должное функционирование в сложных климатических условиях.

В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:

Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.

Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше:

Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона.

Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая «многоэтажная» конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:

Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя.

Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа «bow-tie» (бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию «бабочку» дополняют входным сопротивлением емкостного характера.

Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.

Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.

Широкополосная антенна типа «бабочка» может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.

Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) – принимает нижний слой; WiMAX (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой; WiMAX (3,3 – 3,5 ГГц) – принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.

Антенна для телефона

Современные мобильные гаджеты – это необходимые устройства связи, без которых уже немыслимо обойтись, настолько плотно вошла данная техника в нашу жизнь. Однако даже с полным покрытием, еще существуют территории, где данные устройства могут находиться в «глухой зоне» или иметь довольно плохое качество приема сигнала. Как правило, к таким местам можно отнести не только пригород, но и мегаполисы, передачу сигнала в которых прерывает множество высотных строений. Для решения данной проблемы проще всего воспользоваться специальными устройствами – усилителями сотового сигнала: внешними или внутренними. Но как сделать антенну для телефона? Решить этот вопрос можно, предварительно разобравшись в особенностях их конструкции.

Антенны для мобильных устройств

Антенна для мобильника необходима в том случае, если прием сигнала с ретрансляционной вышки на телефон некачественный, что, как правило, происходит из-за влияния самых разнообразных факторов. Прежде чем приступить к поиску подходящей дополнительной антенны для мобильника, в первую очередь, следует разобраться с принципами работы самой сотовой связи.

Смартфон – это полноценная миниатюрная радиостанция, принимающая и предающая сигнал в определенном диапазоне частот (определяется провайдером, предоставляющим услуги связи).

Параметры передачи сигнала между базовой станицей (ретранслятором) и усилителем мобильного принято называть «Down Link», со смартфона на внешнюю антенну – «Up Link». Заметим, что, как правило, провайдеры практически всегда предусматривают некоторое ограничение при осуществлении передачи сигнала от базового ретранслятора (до 35 км). Это позволяет создать конфигурацию, подразумевающую реализацию 8-ми каналов для разговора пользователей. Такие параметры предусмотрены соответствующими стандартами связи. Операторы GSM предоставляют меньше каналов для разговора (не более 3-х), тем не менее, в этом случае длительность передачи увеличивается и достигает 100 км. Зачастую такая сотовая конфигурация сети для внешней антенны используется в прибрежной части зоны покрытия.

Особенности выбора

Для телефонов с поддержкой технологии 3g подходит не каждая подключенная антенна для мобильного. Существует множество факторов, влияющих на качество принимаемого от базовой станции сигнала:

  • особенности рельефа;
  • географическая локализация;
  • климатические условия;
  • технические характеристики, как самой антенны, так и мобильного устройства.

Наиболее предпочтительное место для размещения антенны 3g для усилителя сигнала – возвышение. Это может быть крыша строения или авто, в случае использования внешнего оборудования для транспортного средства.

При этом следует учитывать, что направлять усилитель для три или 4g рекомендуется в сторону ближайшей вышки ретранслятора, что поможет обеспечить более качественный прием-передачу сигнала. Схематично размещение антенны указано на рисунке.

Как расположить антенну

Обратите внимание! Устанавливая антенну для сотового телефона для усиления, можно повысить качество связи не только на мобильниках, но и у других устройств: ноутбука, планшета, ПК и телевизора. Тогда общая схема будет сложнее. При улучшении сигнала для всех гаджетов, находящихся дома, большое значение имеет мощность антенны, модема и адаптера, используемых в схеме.

Бывают выносная модель и оборудование со стационарным устройством. Есть варианты, подключаемые к телефону и раздающие сигнал, как Wi-Fi. Для усиления можно использовать активные репитеры и работать с пассивными устройствами. Первые дополнительно преобразуют сигнал, а вторые осуществляют прием только за счет своей конфигурации.

Кроме того, существует несколько основных видов устройств:

  • волновой приемник;
  • плоская антенна;
  • параболическая антенна;
  • антенный усилитель штыревого типа.

В конструкцию волнового приемника сигнала входят такие элементы: траверс и перпендикулярно расположенные по отношению к нему рефлекторы. Данный вид внешних усилителей отлично справляется с задачей усиления сигнала, но требует точной настройки (наведения) устройства на базовую станцию.

Плоская наружная антенна – данный вид выносных устройств имеет достаточно широкие показатели диапазона направленности. Устройство состоит из облучателя, который встроен в конструкцию рефлектора. Для настройки антенны выбирается приблизительное направление на ретранслятор.

Параболическая внешняя антенна – устройство для наружного размещение, состоящее из облучателя и отражателя. Применение такого усилителя значительным образом усиливает прием сигнала, но для установки антенны для телефона требуются определенные знания и навыки. При некорректной установке и настройке эффективность от применения данного девайса будет минимальной.

Антенный усилитель штыревого типа представляет собой стержень, одновременно играющий роль рефлектора и облучателя. Конструкция данной антенны подразумевает круговую направленность. Обязательное условие при использовании такого усилителя – отсутствие экранизирующих устройств, мешающих приему передачи сигнала.

Но как подключить внешнюю и внутреннюю части устройств?

Модель усилителя

Ромбовидная антенна, самостоятельная сборка

Нередко для покупки антенного усилителя к смартфону у пользователей нет средств или возможности (место жительство в отдаленных от крупных населенных центров районах). В таком случае заинтересованный в улучшении получения-передачи сигнала своего мобильника человек может сделать конструкцию для телефона своими руками. Кроме того, даже простые самоделки могут хорошо подключаться к сети и давать нужный сигнал.

Самодельная антенна для телефона

Для создания прибора по улучшению сигнала своими руками потребуется определенный набор инструментария и материалов:

  • пассатижи и острый нож, предназначенный для аккуратного снятия изоляции с кабельной продукции;
  • непосредственно сам кабель (RG6) для подключения мобильного гаджета к антенне и медный провод (2 мм сечение), его длина должна составлять не менее 8 см;
  • паяльный инструмент с припоем;
  • переходник для мобильного устройства.

Порядок выполнения сборки антенны для мобильного телефона:

  • в первую очередь, производится зачистка изоляции кабельной продукции, при этом выполнять данную работу следует аккуратно, чтобы не повредить внутреннюю жилу, которая впоследствии будет подключена одним концом к мобильному устройству, а другим – к антенне;
  • медная проволока по концам изгибается таким образом, чтобы с обоих концов получилось по ромбу;
  • на следующем этапе к жиле кабеля припаивается медный провод (строго в положении «вверх»), другая часть медного провода припаивается к экранирующей оплетке кабеля (строго в положении «вниз»);
  • далее выполняется крепление медного провода на любую подходящую по размерам поверхность (лучше подойдет широкая деревянная планка), при этом не следует забывать о надежной изоляции всех выполненных в процессе сборки соединений;
  • итоговая конструкция размещается на крыше строения и надежно крепится, предусмотренный свободный конец кабеля опускается вниз и посредством специального адаптера подсоединяется к телефону.

Важно! Следует учитывать, что соблюдение размещения медного провода поможет значительным образом улучшить получаемый-передаваемый сигнал даже при его практически полном отсутствии.

Самостоятельно собранная конструкция ромбовидной антенны сотовой связи – это весьма простая в реализации схема, которую сможет собрать практически любой пользователь, не обладающий специальными знаниями и опытом. Единственное условие при сборке сотовой связи своими руками – последовательность указанных выше действий и качественное соединение всех элементов. Увеличение сигнала находится в прямой зависимости от качества исполнения.

Мобильные антенны

Библиотека: Технологии, стандартыАнтенна – это одна из частей мобильного телефона, которая напрямую влияет на то, как аппарат выполняет свою основную функцию – обеспечение связи.
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 Motorola V535

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 Nokia 1100, 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 Motorola RAZR V3). 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.
© Заика Александр, Mobiset.ru
Дата публикации статьи — 5 мая 2009 г.

Твитнуть

Наша группа ВКонтакте — присоединяйся!
Оперативная и эксклюзивная информация — в 140 знаках! Подписывайтесь на наш канал:
Читать @Mobiset
comments powered by Disqus

Рубрика Технологии, стандарты Следующая статья >>

Свежие статьи в рубрике «Технологии, стандарты»: Пришествие Windows 8, Еще больше «облаков» для мобильных устройств, Впечатления от Windows 8, История Opera Mini: как «просто интернет» стал стандартом качества, О противостоянии мобильных ОС, Нужны ли нам «облака»?, Билет на гаджет, О влиянии технологий на интерес к чтению, Есть ли будущее у плееров?, Взгляд на китайские смартбуки
(всего комментариев: 1)
Написал: радио-интернет-телефон
Вывод: Для связи по телефону,между абонентами,необходима группа людей,простой софт,ретранслятор,на базе интернет сайта(можно «сервака») или обычного механического в пределах города ретранслятора в пределах города ? И Сим -карта уйдёт на второй план,или по крайней мере будет не нужна вовсе.Сотовый телефон,переделываем в радио-телефон,без сим-карты? Бесплатная связь обеспечена. Ведь сим карта-всего лишь счётчик для снятия денег абонента,используемая как идентефикатор абонента. Байда для юристов и всягого рода никому не нужных Договоров об оказании связи.

Рубрики: IT

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *