Внешние антенны сотовых телефонов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Мобильная связь

 Комментарии к статье

В каждом мобильном телефоне есть внутренняя малогабаритная антенна Иногда она выступает из корпуса "мобильника" небольшим штырем или "наростом". В большинстве случаев штатная антенна обеспечивает устойчивую связь. Но бывают ситуации, когда из телефона нужно "выжать" все, что возможно. Ведь даже в зоне обслуживания почти каждой базовой станции есть участки с негарантированным покрытием, т.е. "мертвые зоны", где для потери или восстановления связи достаточно сделать 2-3 шага в сторону. Чтобы обеспечить качественную связь в таких местах, внутренней антенне не помешает помощь: дополнительная сменная антенна.

Можно выделить несколько случаев, когда целесообразно применение дополнительных внешних антенн:

Дополнительная антенна особенно необходима телефону в автомобиле, так как металлический кузов является экраном, препятствующим прохождению радиосигнала. Принимая недостаточно сильный сигнал, аппарат получает от базовой станции команду повысить выходную мощность, следовательно, увеличивается уровень излучения и повышается расход электроэнергии. Кроме того, внутри автомобиля излучение от собственной антенны телефона многократно отражается, в результате чего все пассажиры оказываются сидящими как бы внутри замкнутого контура с внутренним излучением, как продукты в микроволновой печи. Еще один момент, требующий внимания: радиосигнал, излучаемый телефоном, может влиять на работу некоторых электронных устройств автомобиля.

Внешняя автомобильная антенна не только помогает избежать вышеперечисленных неприятностей, но и улучшает качество связи. Достигается это, в основном, благодаря выведению сигнала за пределы автомобиля и более эффективному перераспределению диаграммы направленности антенны. Как же правильно расположить автомобильную антенну?

Существует правило, что вертикальная (штыревая) антенна должна располагаться над возможно большей металлической поверхностью. С этой точки зрения середина крыши автомобиля - лучшее место установки вертикальной антенны. Помимо крыши, для установки такой антенны также годятся задние или передние крылья. А вот металлический бампер - далеко не идеальное место.

Среди большого многообразия конструкций заслуживают внимания так называемые "врезные штыревые антенны". Их основное преимущество - непосредственный контакт с корпусом ("массой") автомобиля, положительно сказывающийся на рабочих характеристиках и, в итоге, на качество связи. Для установки врезной антенны надо просверлить крышу авто, хорошо заизолировать от попадания влаги место установки антенны и аккуратно закрепить соединительный кабель, чтобы он не стучал внутри по обшивке.

Антенны на магнитном основании (рис.1) за счет технологичности и простоты установки крайне популярны в среде автолюбителей. Еще бы, при необходимости такую антенну легко убрать в салон, а магнит не даст ей свалиться даже на высоких скоростях. Но за удобство надо чем-то платить, и расплата - несколько худшие рабочие характеристики.

При выборе "магнитной" антенны надо учитывать, что изменение длины кабеля и установка ее без резиновой прокладки между магнитом и кузовом отрицательно сказываются на рабочих характеристиках антенны.

Существуют "двухномпонентные" антенны, состоящие из двух частей. Базовая часть с кабелем, ведущим к телефону, крепится на стекло внутри салона, а другая часть - снаружи, напротив нее. Между ними обеспечивается емкостная связь. К сожалению, это не самый эффективный способ передачи сигнала, ведь проходя через стекло, он ослабевает. Кроме того, нежелательна установка такой антенны вблизи различных металлических покрытий, например, тонировки или полосок обогревателя на стекле.

На рынке также присутствуют клеящиеся антенны. Они выполнены в виде ленты или небольшой коробочки (рис.2) и наклеиваются на внутреннюю сторону стекла.

Кабель часто входит в комплект поставки антенны, поскольку ого подключение к антенне выполняется неразъемным. Исходная длина кабеля обычно составляет 3 м. Если при монтаже антенны его обрезают, приходится устанавливать разъем на конце. Эту операцию нужно делать очень тщательно. Неправильно установленный разъем или плохой контакт в нем способны нарушить работу всей системы.

У многих моделей сотовых телефонов есть разъем для подключения внешней антенны. Тогда кабель подключается к нему. При включении разъема в телефон его антенный тракт автоматически переключается на внешнюю антенну. В случае сложностей с "доставанием" нужных разъемов можно воспользоваться имеющимися в продаже антенными переходниками. Они представляют собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого - телефонный высокочастотный разъем, а с другой - стандартный кабельный высокочастотный разъем (рис.3). Обычно затухание в антенном переходнике не превышает 1 дБ.

Некоторые модели телефонов не имеют специального гнезда для сменной антенны. Их можно подключать через устройство громкой связи. Кабель от антенны присоединяется к устройству фомкой связи, а телефон вставляется в гнездо этого устройства. В принципе, можно отсоединить штатную антенну телефона и подключить кабель внешней антенны вместо нее. но это. конечно, неудобно.

При осуществлении связи со стационарных объектов (квартир, офисов, дач) в случае неуверенного приема целесообразно использовать внешние направленные антенны. Конечно, при этом телефон становится менее "мобильным", так как подключен к антенному кабелю, но качество связи во многих случаях становится очень хорошим. Основными разновидностями направленных антенн являются антенны "волновой канал" и логопериодические. Наиболее популярны первые. Они обладают большим усилением и просты в изготовлении. Логопериодические антенны более сложные и дорогие, однако имеют большую полосу частот и не требуют дополнительной настройки.

Антенна "волновой канал" (рис.4) подобна одноименной телевизионной антенне. Она состоит из ряда элементов, расположенных в одной плоскости: полуволнового (линейного или петлевого) активного вибратора, к которому подключен кабель снижения, рефлектора и директоров (пассивных вибраторов). Длина рефлектора и его расстояние до активного вибратора подобраны таким образом, что рефлектор ослабляет излучение активного вибратора в обратном направлении и усиливает его в прямом, т.е. рефлектор является своеобразным отражателем, обеспечивающим формирование однонаправленной характеристики излучения (приема). Нередко в качестве рефлектора используется система вибраторов или сетка. Усилению излучения в прямом направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием излучения активного вибратора.

К достоинствам антенны "волновой канал можно отнести сравнительно высокое усиление при простоте конструкции, к недостаткам - сложность настройки при числе директоров более трех. Антенны, даже собранные по одному чертежу, оказываются настроенными по-разному. Реальное усиление такой антенны получается, как правило, ниже указанного (в среднем на 3...4 дБ). Кроме того, узкая полоса пропускания ведет к резкому снижению усиления в тех системах связи, где используют дуплексные частоты с большим разносом. Например, стандарт DAMPS использует частоты 824...840 МГц и 869.. 894 МГц, поэтому использование антенны "волновой канал", настроенной на середину этого диапазона, приводит к заметному ухудшению работы антенны на краях диапазона (то есть на рабочих частотах). То же самое относится к популярным стандартам GSM-900, GSM-1800. Программу для расчета антенны "волновой канал" можно найти на сайте 3ton.com/gsm.

Логопериодические антенны - один из типов антенн с неизменной формой диаграммы направленности и постоянным усилением в широком диапазоне частот. Логопериодическая антенна образована собирательной линией в виде двух труб, расположенных параллельно, к которым поочередно (через один) крепятся вибраторы. У такой антенны во всем диапазоне частот обеспечивается хорошее согласование с фидером. Рабочая полоса частот "снизу" зависит от размеров наиболее длинных вибраторов, а "сверху" - от размеров наиболее коротких. Усиление антенны определяется количеством вибраторов, каждый из которых является активным. Следовательно, задав полосу частот (размеры максимального и минимального вибраторов), можно получить достаточно высокий коэффициент усиления во всем диапазоне за счет увеличения количества вибраторов. Логопериодические антенны хорошо работают в широкополосных системах связи, но имеют более сложную конструкцию по сравнению с антеннами "волновой канал".

Стационарная антенна устанавливается на кронштейне или мачте и направляется в сторону базовой станции, сигнал которой принимается устойчиво. "База" совсем не обязательно должна быть ближайшей, так как все зависит от расположения антенны и рельефа местности. Возможен вариант, когда база с самым сильным уровнем сигнала "не захочет" работать с телефоном, так как находится на расстоянии, которое больше теоретического предела дальности для стандартного режима работы (35 км в GSM-900).

Ориентацию антенны необходимо выполнять аккуратно, медленно вращая антенну "по горизонту" и наблюдая за индикатором уровня сигнала на дисплее мобильного телефона или с помощью функции инженерного меню Netmonitor (для аппаратов "Nokia"). В большинстве других телефонов можно ввести специальный код и открыть служебное меню, которое позволяет увидеть уровень 6...8 частот, принимаемых телефоном в порядке убывания, номера каналов, расстояние до базовой станции, процент ошибок в канале и др. Описания многих сервисных меню имеются на сайте 3ton.com/gsm.

Если Netmonitor есть, лучше ориентироваться по уровню сигнала в децибелах (сигнал сильнее, когда значение уровня в децибелах меньше) Если он отсутствует, настройка ведется по стандартной шкале сигнала. Так как изменение напряженности поля отображается на дисплее не сразу, а через 5... 10 с, изменять положение антенны нужно с учетом этого времени, чтобы не проскочить направление на самый сильный сигнал. В меню сотового телефона необходимо включить Непрерывный поиск сети.

Например, диапазон GSM-900 содержит 124 канала с шагом 0,2 МГц и разносом между частотами приема и передачи 45 МГц. Для мобильного телефона частоты приема начинаются с 890 МГц и передачи - с 935 МГц. Средняя частота середины диапазона равна 922.5 МГц (четверть длины волны составляет 81.3 мм). Для увеличения эффективности внешней антенны рекомендуется при ее изготовлении и настройке в качестве рабочей частоты брать не среднюю между частотами приема (Rx) и передачи (Тх), а частоту передачи (Тх), так как максимальная мощность передатчика мобильного телефона, естественно, меньше, чем у базовой станции, и при худших условиях телефон просто не будет услышан.

От длины и качества соединительного кабеля зависит коэффициент усиления всей антенной системы, подключенной к сотовому телефону. Паспортные данные внешних антенн не учитывают длину кабеля (это касается и автомобильных антенн с круговой диаграммой направленности). Если без внешней антенны удается хоть иногда провести разговор, то можно обойтись направленной антенной с усилением 9..11 дБ при длине кабеля до 10 м. Если же установка антенны в удобном месте требует 15...20 м кабеля, то нужно или взять его с улучшенным качеством, или использовать антенну с усилением 13... 16дБ, что обычно дешевле.

Отечественные телевизионные коаксиальные кабели можно использовать только ограниченно (их затухание - более 30 дБ на 100 м - слишком велико). Из доступных импортных образцов подойдет RG6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой (затухание составляет 20. .24 дБ на 100 м). Промышленные штыревые автомобильные антенны обычно комплектуются кабелем RG59 (затухание - 28 дБ на 100 м). Антенны "волновой канал" с коэффициентом усиления 12 дБ и 10-метровым кабелем RG6U дают общее усиление около 10 дБ, а при 20-метровом кабеле - 7 дБ.

Когда качество связи находится на "критическом" уровне, даже простая штыревая антенна, но поднятая повыше, может поправить ситуацию. Депо в том. что при разговоре по мобильному телефону около 10...20% энергии поглощается телом абонента, поэтому при подъеме антенны вверх уменьшается влияние на нее окружающих предметов.

Ну, а простейшую дипольную антенну можно изготовить буквально за 15 мин. Берем белый телевизионный кабель RG6U, срезаем с одного конца верхнюю изоляцию и "разделываем" его. Получаем центральный проводник и оплетку кабеля К центральному проводнику припаиваем медный провод диаметром 1.. 2.5 мм и длиной 82 мм (для диапазона 900 МГц). К оплетке припаиваем второй кусок провода такой же длины (рис.5).

Другой конец кабеля подключаем к телефону (через разъем или переходник). Располагаем *рога" вертикально (один вверх, другой вниз) и получаем нечто похожее на букву "Т", положенную набок (в GSM используется вертикальная поляризация, поэтому требуется именно такое расположение диполя) При изготовлении будьте внимательны и не замкните центральную жилу с оплеткой, иначе телефон может сгореть.

Источники информации

1. radloradar.nel
2. teleland.ru
3. mobil.ru

Автор: А.Кашкаров, г.С.-Петербург

Смотрите другие статьи раздела Мобильная связь.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Емкость литиево-ионных аккумуляторов увеличится на треть 13.04.2013 Новая технология позволяет на 30% повысить емкость литиево-ионных аккумуляторов. Компания-разработчик рассчитывает, что технология будет интересна производителям смартфонов и других гаджетов, так как позволит уменьшить их размеры и вес. Американский стартап EnerG2 приступил к производству электродов из так называемого "твердого углерода". Он позволяет повысить емкость литиево-ионной батареи без существенного изменения конструкции и внедрения новых производственных процессов, сообщает Technology Review. По словам представителей EnerG2, углеродный электрод (в данном случае - анод, положительный электрод в элементе питания) позволяет повысить емкость батареи максимум на 30%. Электрод EnerG2 изготовлен из углерода с аморфной структурой, в котором атомы не упорядочены в отличие от графита с его кристаллической структурой, традиционного материала для изготовления анодов. Такой материал может хранить на 50% больше энергии на единице своей поверхности, чем графит. Первыми продуктами, в которых была применена новая технология, стали свинцово-кислотные аккумуляторы и детали конденсаторов. Однако оба изделия представляют собой относительно узкие сегменты по сравнению с рынком литиево-ионных батарей. По словам генерального директора EnerG2 Рика Луэбе (Rick Luebbe), недостаток описанного материала заключается в том, что при первой зарядке аккумулятора он теряет свою емкость. Стартапу удалось снизить размер этой потери до значения, приемлемого для изготовления коммерческой продукции. Стоит учесть, что стоимость анода из твердого углерода примерно на 20% выше по сравнению с графитом. По этой причине данную технологию вряд ли смогут себе позволить производители аккумуляторов для электромобилей, считают аналитики. Что же касается производителей электронных гаджетов, то они вполне могут доплатить за то, чтобы сделать устройства более тонкими и легкими. Помимо аккумуляторных батарей, EnerG2 изучает другие варианты применения твердого углерода, в том числе для хранения природного газа при более низком давлении. В 2010 г. компания получила грант от государства в размере $21 млн, на которые был, в том числе, построен завод. Изготовление электродов из твердого углерода - это один из возможных способов повысить емкость батарей. Например, компании Envia Systems и Amprius, финансируемые венчурными фондами, предложили использовать в электродах кремний, что также привело к повышению емкости. Однако, по словам представителей EnerG2, электроды из кремния предлагают меньшее число циклов перезарядки и требуют конструктивных изменений.

Другие интересные новости:

▪ Скоростное зарядное устройство для смартфонов

▪ Занятия в старых спортзалах эффективнее, чем в современных

▪ TPS62510 - 1,5 А понижающий преобразователь для портативных устройств

▪ Телевизор распознает голос

▪ Аудиофильский плеер Walkman NW-A105

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ваши истории. Подборка статей

▪ статья Вредные привычки человека. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Из чего состоит Солнце? Подробный ответ

▪ статья Техническое обслуживании автомобилей. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Антенна GP с емкостной нагрузкой для 160 м. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Приемопередатчики для сетей CAN-bus. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026