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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Компьютер-браслет от Nokia 23.10.2013 Компания Nokia подала в Патентное ведомство США заявку, в которой описывается мобильное устройство в виде браслета. В каждое звено браслета встроен сенсорный экран. На каждом из экранов отображается разная информация. В иллюстрации, приложенной к заявке, на одном дисплее открыта почтовая программа, на другом - фотография, на третьем - мессенджер и так далее. Заявка на браслет (?20130271495) была подана в августе 2012 года и опубликована на сайте ведомства 17 октября 2013 года. В описании сообщается, что устройство, среди прочего, может выполнять и функции мобильного телефона. После публикации материала о браслете с Engadget связался Кент Лайонс (Kent Lyons), один из разработчиков устройства. Он рассказал, что браслет существует не только "на бумаге" - у Nokia есть готовый прототип устройства. Прототип носит кодовое название Facet и состоит из шести звеньев с экранами. Водя пальцем по браслету, пользователь может перемещать приложения с одного экрана на другой.

Другие интересные новости:

▪ Топливный элемент на основе сахара

▪ Процессоры с двойным ядром

▪ 3D улучшает работу мозга

▪ Голосовое управление кондиционерами LG

▪ Лазер победит опухоль

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Парус и корабль. История изобретения и производства

▪ статья Что заставляет Землю вращаться вокруг Солнца? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация форсунок сушильного барабана. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Контрольный экран для светодинамического установки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Деньги не горят. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025