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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Antenas de telefonía celular externas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / La telefonía móvil Cada teléfono móvil tiene una antena interna de pequeño tamaño, que a veces sobresale del cuerpo del "teléfono móvil" con un pequeño pin o "crecimiento". En la mayoría de los casos, la antena estándar proporciona una conexión estable. Pero hay situaciones en las que necesita "exprimir" todo lo posible del teléfono. Después de todo, incluso en el área de servicio de casi todas las estaciones base hay áreas con cobertura no garantizada, es decir. "zonas muertas", donde para perder o restablecer la comunicación, es suficiente dar 2-3 pasos hacia un lado. Para garantizar una buena comunicación en esos lugares, la antena interna necesitará ayuda: una antena de reemplazo adicional. Hay varios casos en los que es recomendable utilizar antenas externas adicionales: tipo="disco">Una antena adicional es especialmente necesaria para un teléfono en un automóvil, ya que el cuerpo de metal es una pantalla que evita que pase la señal de radio. Al recibir una señal insuficientemente fuerte, el dispositivo recibe un comando de la estación base para aumentar la potencia de salida, por lo tanto, aumenta el nivel de radiación y aumenta el consumo de energía. Además, dentro del automóvil, la radiación de la propia antena del teléfono se refleja repetidamente, por lo que todos los pasajeros se encuentran sentados dentro de un circuito cerrado con radiación interna, como comida en un horno de microondas. Otro punto que necesita atención: la señal de radio emitida por el teléfono puede afectar el funcionamiento de algunos dispositivos electrónicos en el automóvil. Una antena externa para automóvil no solo ayuda a evitar los problemas anteriores, sino que también mejora la calidad de la comunicación. Esto se logra principalmente debido a la eliminación de la señal fuera del automóvil y una redistribución más eficiente del patrón de antena. ¿Cómo colocar correctamente la antena del coche? Existe la regla de que una antena vertical (látigo) debe ubicarse sobre la superficie metálica más grande posible. Desde este punto de vista, el centro del techo del automóvil es el mejor lugar para instalar una antena vertical. Además del techo, los guardabarros traseros o delanteros también son adecuados para montar una antena de este tipo. Pero un parachoques de metal está lejos de ser un lugar ideal. Entre la amplia variedad de diseños, merecen atención las llamadas "antenas de látigo cortadas". Su principal ventaja es el contacto directo con el cuerpo ("suelo") del automóvil, lo que tiene un efecto positivo en el rendimiento y, como resultado, en la calidad de la comunicación. Para instalar una antena embutida, es necesario perforar el techo del automóvil, aislar el sitio de instalación de la antena de la humedad y fijar con cuidado el cable de conexión para que no golpee la piel del interior. Las antenas sobre una base magnética (Fig. 1) son extremadamente populares entre los automovilistas debido a su capacidad de fabricación y facilidad de instalación. Aún así, si es necesario, dicha antena se puede quitar fácilmente en la cabina y el imán no dejará que se caiga incluso a altas velocidades. Pero hay que pagar algo por la comodidad, y la recuperación de la inversión es un rendimiento algo peor.
Al elegir una antena "magnética", se debe tener en cuenta que cambiar la longitud del cable e instalarlo sin una junta de goma entre el imán y el cuerpo afecta negativamente el rendimiento de la antena. Hay antenas de "dos componentes", que constan de dos partes. La parte de la base con un cable que va al teléfono está montada en el cristal dentro de la cabina, y la otra parte está afuera, frente a ella. Se proporciona acoplamiento capacitivo entre ellos. Desafortunadamente, esta no es la forma más eficiente de transmitir una señal, porque al atravesar el vidrio, se debilita. Además, no es deseable instalar una antena de este tipo cerca de varios revestimientos metálicos, por ejemplo, tiras polarizadas o calentadoras sobre vidrio. También hay antenas adhesivas en el mercado. Se fabrican en forma de cinta o de cajita (Fig. 2) y se pegan al interior del cristal.
El cable a menudo se incluye con la antena, ya que está permanentemente conectado a la antena. La longitud original del cable suele ser de 3 m, si se corta durante la instalación de la antena, hay que instalar un conector al final. Esta operación debe hacerse con mucho cuidado. Un conector instalado incorrectamente o un mal contacto en él puede interrumpir el funcionamiento de todo el sistema. Muchos modelos de teléfonos celulares tienen un conector para conectar una antena externa. Entonces el cable está conectado a él. Cuando el conector está conectado al teléfono, su ruta de antena cambia automáticamente a una antena externa. En caso de dificultades para "obtener" los conectores correctos, puede utilizar adaptadores de antena disponibles comercialmente. Son un cable corto, en un lado del cual hay un conector telefónico de alta frecuencia y en el otro, un conector de cable estándar de alta frecuencia (Fig. 3). Normalmente, la atenuación en el adaptador de antena no supera 1 dB.
Algunos modelos de teléfonos no tienen un enchufe especial para una antena intercambiable. Se pueden conectar a través de un altavoz. El cable de la antena se conecta al dispositivo con un fonófono y el teléfono se inserta en el enchufe de este dispositivo. En principio, puede desconectar la antena de serie del teléfono y conectar un cable de antena externo en su lugar. pero esto. por supuesto que es inconveniente. Al comunicarse con objetos estacionarios (apartamentos, oficinas, casas de campo), en caso de recepción incierta, se recomienda utilizar antenas direccionales externas. Por supuesto, en este caso, el teléfono se vuelve menos "móvil", ya que está conectado a un cable de antena, pero la calidad de la comunicación en muchos casos se vuelve muy buena. Las principales variedades de antenas direccionales son las antenas de "canal de onda" y logarítmicas periódicas. Los primeros son los más populares. Tienen un gran refuerzo y son fáciles de fabricar. Las antenas logarítmicas periódicas son más complejas y costosas, pero tienen una banda de frecuencia grande y no requieren sintonización adicional. La antena de "canal de ondas" (Fig. 4) es similar a la antena de televisión del mismo nombre. Consta de una serie de elementos situados en un mismo plano: un vibrador activo de media onda (lineal o de bucle), al que se conecta un cable de bajada, un reflector y unos directores (vibradores pasivos). La longitud del reflector y su distancia al vibrador activo se eligen de forma que el reflector atenúe la radiación del vibrador activo en sentido inverso y la amplifique en sentido directo, es decir, el reflector es un tipo de reflector que proporciona la formación de una característica unidireccional de radiación (recepción). A menudo, se utiliza un sistema de vibradores o una rejilla como reflector. La amplificación de la radiación en la dirección de avance es facilitada por directores, que se excitan, como un reflector, bajo la influencia de la radiación de un vibrador activo.
Las ventajas de la antena de "canal de onda" incluyen una ganancia relativamente alta con un diseño simple, las desventajas son la complejidad de sintonizar con más de tres directores. Las antenas, incluso ensambladas de acuerdo con un dibujo, resultan estar sintonizadas de manera diferente. la ganancia de una antena de este tipo generalmente se especifica más baja (en un promedio de 3 ... 4 dB). Además, un ancho de banda estrecho conduce a una fuerte disminución de la ganancia en aquellos sistemas de comunicación que usan frecuencias dúplex con un espacio grande. Por ejemplo , el estándar DAMPS utiliza frecuencias de 824 ... 840 MHz y 869 ... 894 MHz, por lo que el uso de una antena de "canal de onda" sintonizada en el medio de este rango conduce a un deterioro notable en el rendimiento de la antena en el bordes del rango (es decir, en frecuencias operativas). Lo mismo se aplica a los populares GSM-900, GSM-1800. El programa para calcular la antena del "canal de onda" se puede encontrar en 3ton.com/gsm. Las antenas logarítmicas periódicas son uno de los tipos de antenas con una forma de haz constante y una ganancia constante en un amplio rango de frecuencias. La antena logarítmica periódica está formada por una línea colectora en forma de dos tubos dispuestos en paralelo, a los que se acoplan vibradores a su vez (a través de uno). Tal antena proporciona una buena coordinación con el alimentador en todo el rango de frecuencias. La banda de frecuencia operativa "desde abajo" depende de las dimensiones de los vibradores más largos, y "desde arriba", de las dimensiones de los más cortos. La ganancia de la antena está determinada por el número de vibradores, cada uno de los cuales está activo. Por lo tanto, al establecer la banda de frecuencia (tamaños de los vibradores máximo y mínimo), es posible obtener una ganancia suficientemente alta en todo el rango aumentando el número de vibradores. Las antenas logarítmicas periódicas funcionan bien en los sistemas de comunicación de banda ancha, pero tienen un diseño más complejo que las antenas de canal de ondas. Una antena estacionaria se monta en un soporte o mástil y se dirige hacia la estación base, cuya señal se recibe de manera constante. La "base" no tiene por qué ser la más cercana, ya que todo depende de la ubicación de la antena y del terreno. Es posible que la base con mayor nivel de señal "no quiera" trabajar con el teléfono, ya que se encuentra a una distancia superior al límite de alcance teórico para el modo de funcionamiento estándar (35 km en GSM-900). La orientación de la antena debe realizarse con cuidado, girando lentamente la antena "a lo largo del horizonte" y observando el indicador de intensidad de la señal en la pantalla del teléfono móvil o utilizando la función del menú de ingeniería de Netmonitor (para dispositivos Nokia). En la mayoría de los otros teléfonos, puede ingresar un código especial y abrir el menú de servicio, que le permite ver el nivel de 6 ... 8 frecuencias recibidas por el teléfono en orden descendente, números de canal, distancia a la estación base, porcentaje de errores en el canal, etc. Las descripciones de muchos menús de servicio están disponibles en www.3ton.com/gsm. Si hay un Netmonitor, es mejor navegar por el nivel de la señal en decibelios (la señal es más fuerte cuanto más bajo es el valor del nivel en decibelios), si no está, la configuración se realiza de acuerdo con la escala de señal estándar. Dado que el cambio en la intensidad del campo no se muestra inmediatamente, sino después de 5 ... 10 s, es necesario cambiar la posición de la antena teniendo en cuenta este tiempo para no desviar la dirección hacia la señal más fuerte. En el menú del celular, debes habilitar Búsqueda continua de redes. Por ejemplo, la gama GSM-900 contiene 124 canales con un paso de 0,2 MHz y una separación entre las frecuencias de recepción y transmisión de 45 MHz. Para un teléfono móvil, las frecuencias de recepción comienzan en 890 MHz y las frecuencias de transmisión comienzan en 935 MHz. La frecuencia media de banda media es 922.5 MHz (un cuarto de longitud de onda es 81.3 mm). Para aumentar la eficiencia de una antena externa, se recomienda, al fabricarla y configurarla, tomar como frecuencia de operación no el promedio entre las frecuencias de recepción (Rx) y transmisión (Tx), sino la frecuencia de transmisión (Tx), dado que la potencia máxima del transmisor de un teléfono móvil es naturalmente menor que en la estación base, y en las peores condiciones, el teléfono simplemente no se escuchará. La ganancia de todo el sistema de antena conectado al celular depende de la longitud y calidad del cable de conexión. Los datos de pasaporte de las antenas externas no tienen en cuenta la longitud del cable (esto también se aplica a las antenas de automóviles con un patrón de radiación circular). Si es posible mantener una conversación, al menos a veces, sin una antena externa, entonces puede arreglárselas con una antena direccional con una ganancia de 9..11 dB con una longitud de cable de hasta 10 m. Si instala la antena en un un lugar conveniente requiere 15 ... 20 m de cable, luego debe tomarlo con una calidad mejorada o usar una antena con una ganancia de 13 ... 16dB, que generalmente es más barata. Los cables coaxiales de televisión domésticos solo se pueden utilizar de forma limitada (su atenuación, más de 30 dB a 100 m, es demasiado alta). De las muestras importadas disponibles, RG6 es adecuado: un cable coaxial de doble trenzado (la atenuación es de 20 a 24 dB a 100 m). Las antenas industriales de látigo para automóviles suelen estar equipadas con un cable RG59 (atenuación: 28 dB a 100 m). Las antenas de canal de onda con una ganancia de 12 dB y un cable RG10U de 6 metros dan una ganancia total de aproximadamente 10 dB, y con un cable de 20 metros, 7 dB. Cuando la calidad de la comunicación está en un nivel "crítico", incluso una simple antena de látigo, pero elevada, puede mejorar la situación. Depósito en eso. que cuando se habla por teléfono móvil, alrededor del 10 ... 20% de la energía es absorbida por el cuerpo del suscriptor, por lo tanto, cuando se levanta la antena, la influencia de los objetos circundantes disminuye. Bueno, la antena dipolo más simple se puede hacer en solo 15 minutos. Tomamos un cable de televisión blanco RG6U, cortamos el aislamiento superior de un extremo y lo "cortamos". Obtenemos el conductor central y la trenza del cable. Soldamos un alambre de cobre con un diámetro de 1 .. 2.5 mm y una longitud de 82 mm (para el rango de 900 MHz) al conductor central. Soldamos una segunda pieza de alambre de la misma longitud a la trenza (Fig. 5).
Conectamos el otro extremo del cable al teléfono (a través de un conector o adaptador). Colocamos los * cuernos "verticalmente (uno hacia arriba, el otro hacia abajo) y obtenemos algo similar a la letra "T" colocada de lado (GSM usa polarización vertical, por lo que se requiere esta disposición de dipolo) Al fabricar, tenga cuidado de no corta el núcleo central con una trenza, de lo contrario, el teléfono puede quemarse. Fuentes de información
Autor: A.Kashkarov, San Petersburgo
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