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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Antena GSM de bricolaje. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. /La telefonía móvil Recientemente, el área de cobertura de las redes GSM 900 ha aumentado significativamente en Rusia, sin embargo, la situación está lejos de ser ideal. Si en los países europeos el problema de la recepción incierta está prácticamente ausente, la mayoría de los usuarios domésticos lo encuentran a menudo: en casas de campo, casas de verano, etc. Y qué maravilloso sería ir a pescar, cazar, al pueblo sin perder el contacto con el mundo exterior! La clave para resolver este problema son las antenas direccionales o no direccionales externas. Es cierto que comprar una antena no es suficiente: debe instalarla y configurarla correctamente. Los lectores familiarizados con la electrónica de radio podrán fabricar y configurar de forma independiente una antena que funcione en el estándar GSM. Hoy hablaremos sobre los tipos de antenas y cómo instalarlas y configurarlas. Certificado En pocas palabras, un teléfono móvil es una radio bidireccional que transmite en diferentes frecuencias. En total, hay 900 frecuencias en el estándar GSM 124. El teléfono, al igual que la estación base, puede operar en cualquier frecuencia determinada por el operador. La estación base (BS) transmite y el teléfono (MS) recibe en las frecuencias 935,2 - 959,8 MHz. El teléfono móvil transmite y la estación base recibe en frecuencias de 890,2 - 914,8 MHz. El canal de BS a MS se llama Down Link, de MS a BS - Up Link. La mayoría de los operadores utilizan una limitación en el alcance de un teléfono móvil desde una estación base: 35 km, que se debe a las peculiaridades del estándar. Expliquemos que en una red de configuración estándar, se forman 8 intervalos de tiempo (slots de tiempo) en un canal de frecuencia: uno es de servicio y siete son de conversación. Es en este caso que el alcance máximo de comunicación en cada canal es de 35 km. Sin embargo, GSM también proporciona una configuración de celda no estándar, en la que el rango de comunicación aumenta entre 70 y 100 km (configuración de celda extendida). Desafortunadamente, con esta configuración, la cantidad de canales hablados se reduce a 2 - 3, lo que reduce la capacidad de la red. Usar este modo en la ciudad y cerca del operador no es rentable. Este modo se usa a veces en la costa para crear cobertura costera. Por lo tanto, si tiene un teléfono GSM 900, no intente establecer una conexión a más de 35 km de la estación base más cercana. El alcance máximo de comunicación alcanzado por mí es de 34 km. Rango de comunicación Los siguientes factores afectan el alcance de la radio:
Por lo general, las estaciones base tienen una potencia de 20 a 30 vatios. Las antenas son de látigo o direccionales. La sensibilidad de las estaciones base es -100 dB - 115 dB. Por supuesto, el usuario no puede cambiar ni influir en todos estos parámetros. La potencia de salida del teléfono es de 0,3 - 2 W, la sensibilidad es de 90 - 105 dB. La sensibilidad de un teléfono está determinada principalmente por las tecnologías utilizadas para crear dispositivos de entrada de bajo ruido. Si en las áreas de recepción confiable la diferencia de sensibilidad y potencia entre los modelos es casi imperceptible, entonces en el área de recepción incierta puede volverse crítico. A menudo, el teléfono muestra un nivel de señal de la estación base de 1 a 2 cubos (en una escala), pero no puede establecer una conexión: no hay suficiente energía. Y aunque la estandarización ETSI regula las potencias de salida estándar para cada clase de teléfonos, el valor real puede fluctuar ligeramente. Los tubos SAGEM, Alcatel, Motorola se distinguen por su buena sensibilidad. Y en cuanto a potencia, todos los móviles antiguos pasan, sobre todo los de Motorola. Todos los teléfonos de la fase 2 tienen aproximadamente la misma potencia. En cuanto al relieve, las olas se propagan mejor en terreno llano ya lo largo del río. Cuanto más alto esté (dentro de lo razonable), mejor será la señal. El bosque a veces "apaga" las olas más que el desarrollo urbano. Búsqueda de señal Entonces, saliste de la ciudad y quieres proporcionarte una conexión. Sube a la azotea, al ático o al punto más alto cerca de la casa o del lugar que necesites. Si el teléfono se conecta a la red, pero al límite (o inestable), tiene todas las posibilidades de arreglar las cosas usando una antena externa. Si la distancia a la estación es inferior a 30 km y la red no está atrapada, intente también usar una antena. En este último caso, intenta negociar con los vendedores la devolución de la antena si el experimento falla. Si la señal, aunque muy débil, aún se captó, marque cualquier número de ciudad para verificar. Si durante una conversación la audibilidad es normal y el interlocutor no se queja de la pérdida de fragmentos de su discurso, entonces la energía de ambas líneas (UL y DL) está equilibrada y puede utilizar una antena estándar sintonizada en la frecuencia media entre la recibir y transmitir frecuencias. Si el interlocutor desaparece de vez en cuando, es necesario "fortalecer" la dirección descendente desde la estación base hasta su teléfono. Podría valer la pena buscar un teléfono con mejor sensibilidad. Pero si es difícil escucharlo, debe amplificar la dirección desde su teléfono hasta la estación base. Ya en esta etapa, está claro que al elegir el tipo de antena y sus parámetros, es conveniente tener en cuenta los datos del operador y las condiciones de recepción. En áreas de mala recepción, a menudo se observa interferencia (interferencia) entre canales con las mismas frecuencias y adyacentes. Desafortunadamente, el recurso de frecuencia asignado a los operadores GSM 900 en Rusia es limitado, por lo que las frecuencias de diferentes estaciones base con el mismo nivel de señal o con niveles vecinos a menudo son "visibles" en la zona de recepción incierta. Tales frecuencias crean una interferencia mutua que interfiere con la comunicación y, en ciertos niveles de señal, la comunicación se vuelve completamente imposible. Si una señal fuerte de la estación base se fija en la pantalla del teléfono y la conexión no se puede establecer o es posible, pero el habla desaparece todo el tiempo, entonces se enfrenta a "extraños". No siempre es posible "forzar" al teléfono a seleccionar una frecuencia diferente, pero una función especial de los teléfonos Nokia, Netmonitor, le permite hacerlo. Encontré un problema similar en una casa de campo, que está separada de una gran ciudad por un espacio bastante abierto. El teléfono recibió canales de frecuencia adyacentes con niveles de 70 dB, 73 dB y 72 dB, pero la calidad de la llamada dejó mucho que desear. Lo único que me salvó fue la selección forzada de otro canal de frecuencia con un nivel más bajo: 80 dB. Sin embargo, con un recurso de frecuencia limitado, incluso la reprogramación de frecuencia de la red no siempre ayuda. Sin embargo, si su teléfono no tiene Netmonitor, puede usar una antena direccional externa con un buen patrón de radiación. Solo queda tomar la decisión correcta. Selección de antena Como ya se mencionó, son las antenas externas las que le permiten aumentar el alcance y la calidad de la comunicación. Para teléfonos, se utilizan principalmente antenas externas de látigo y logarítmicas periódicas, así como antenas de canal de ondas. Repetimos que en Europa Occidental no existen zonas de recepción incierta. Por lo tanto, prácticamente no se fabrican antenas direccionales para terminales GSM 900. Si el fabricante ofrece una antena GSM 900 propietaria direccional, generalmente está diseñada para funcionar con repetidores (repetidores) de operadores. En la CEI y Europa del Este, las antenas direccionales se fabrican artesanalmente. Además, hay pequeñas fábricas en la República Checa, Polonia y los países bálticos. Una antena magnética de automóvil simple tiene una ganancia de 1 a 3 dB (1 a 2 cubos en la escala del teléfono), un canal de onda de 7 a 15 dB (según la cantidad de elementos, la calidad de construcción y la configuración de la antena), que ya está 2 - 3 cubos en la escala y antena logarítmica periódica - 7 - 12 dB. Una antena de automóvil es un poste vertical de 3/4, 1/2 o 5/8 de longitud de onda. Incluso una simple antena de automóvil, levantada más alto, puede corregir la situación con una conexión incierta. El hecho es que cuando se habla por teléfono, alrededor del 10 al 20% de la energía es absorbida por el cuerpo del usuario, por lo tanto, al levantar la antena de látigo, se reduce la influencia de los objetos circundantes sobre ella. Yo mismo he observado como dipolos caseros, de media onda y verticales, elevados 5 m, resolvían el problema de la comunicación. Expliquemos cómo se hace tal dipolo.
Limpiamos de un extremo el cable de televisión blanco RG6U. Obtenemos el conductor central y la trenza del cable. Soldamos un alambre de cobre de cualquier grosor de unos 8,2 cm de largo (para la banda de 900 MHz) al conductor central y lo sujetamos verticalmente hacia arriba. Soldamos una segunda pieza de alambre de la misma longitud a la trenza y la sujetamos verticalmente hacia abajo (Fig. 1). Obtenemos algo similar a la letra "T", colocada de costado. (La televisión usa polarización horizontal, mientras que GSM usa polarización vertical, por lo que solo se requiere ese dipolo). Conectamos el otro extremo del cable a través de un adaptador al teléfono. Tenga cuidado de no cortocircuitar el cable central trenzado, de lo contrario, el teléfono podría quemarse. Bueno, en 5 minutos construimos una antena primitiva, que no es inferior en parámetros a las de los automóviles chinos. Déjame contarte una historia de mi vida. Al llegar el verano pasado de vacaciones a Crimea, descubrí que no hay una cobertura confiable sobre la base del operador prometido. Esto significaba que perdería una llamada muy importante. Se encontró una señal segura en el techo de la cabaña, pero la perspectiva de sentarme allí durante dos semanas no me inspiró. En 5 minutos encontré un trozo del cable correcto (utilicé aluminio en lugar de cobre). Tardó otros 10 minutos en encontrar un cable de televisión de 5 metros de los vecinos. El Nokia 7110 tiene un interruptor mecánico para la antena externa, así que conecté el conductor central del cable directamente en el conector del teléfono y conecté la funda del cable al borde metálico del conector externo del teléfono. Reforzó la antena en el techo de la casa y luego de 10 minutos, para regocijo de la familia y envidia de los vecinos, habló libremente por teléfono. Como dicen, de vuelta a nuestras ovejas. Primero, usaremos una antena de látigo para automóvil ($ 5 - 10). Lo principal aquí es no encontrarse con una calidad demasiado mala. Con Netmonitor, comprobar la antena es mucho más fácil. Con una antena de automóvil conectada al teléfono, el nivel de la señal debería aumentar de 1 a 3 dB (por ejemplo, de -60 dB a -57 dB). Como último recurso, la señal debe permanecer igual. Si, al conectar la antena, la señal disminuye en 5 dB o más, es mejor negarse a comprar. Quiero señalar que una buena antena de automóvil de marca cuesta $ 40 y más. Sin embargo, incluso entre los productos asiáticos de 10 dólares, a veces hay pequeñas cosas buenas. Instalada en el techo de su "casa en el campo", una antena de automóvil puede resolver un problema de comunicación. Si la ganancia de la antena del automóvil no es suficiente, puede recurrir a otros, por ejemplo, a una antena direccional común, un canal de onda. Parece una antena de televisión común montada en el techo de una casa. El canal de onda le permite obtener una ganancia real de hasta 7 - 15 dB con un patrón de directividad óptimo. Pero tiene un inconveniente: banda estrecha. La diferencia entre la frecuencia de recepción y transmisión en GSM 900 es de 45 MHz, y el rango operativo completo es de 890 a 960 MHz (ancho de banda de 70 MHz). Es difícil lograr una respuesta lineal o casi lineal en un rango tan amplio. Por lo tanto, es deseable hacer que el canal de ondas dependa de la frecuencia del operador y la ubicación específica, y dependiendo de la situación, cambie la resonancia a la frecuencia de las direcciones ascendentes o descendentes. Para un mayor ancho de banda, solo se debe usar un vibrador de bucle, combinándolo con el cable, por ejemplo, con un bucle de equilibrio; también debe limitarse a una pequeña cantidad de elementos, digamos 3 - 12, ya que si hay más, será difícil sintonizar la antena sin equipo, además, el rango de operación de la antena se reduce. Tuve que lidiar con muchos canales de ondas artesanales. Afirmo: en la mayoría de las antenas, la ganancia era inferior a 7 dB, algunas tenían resonancia en frecuencias de 700 - 800 MHz en lugar de la banda GSM y una relación de onda estacionaria superior a 3 (durante la transmisión, esto puede dañar fácilmente la salida del teléfono escenario). Las antenas caseras hechas y sintonizadas profesionalmente eran raras. Ahora, lo siguiente en la línea son las antenas logarítmicas periódicas (también se pueden encontrar en el mercado de la radio). En comparación con el canal de onda, tienen un rango operativo más amplio. Por lo tanto, dichas antenas son menos críticas para la precisión de la fabricación y la sintonización. La ganancia real aquí alcanza 10 - 14 dB. En teoría, si es necesario, puede conectar 2 canales de onda, uno sintonizado en la frecuencia de recepción y el otro en la frecuencia de transmisión, pero esto ya es un sistema demasiado complicado. Adaptadores de cable y antena En la banda de 900 MHz, la elección del cable se vuelve primordial. Los cables coaxiales de televisión domésticos solo se pueden utilizar de forma limitada (una atenuación de más de 30 dB a 100 m es demasiado alta). De las muestras importadas disponibles, RG6 es un cable coaxial de doble trenzado. Puedes encontrarlo en cualquier tienda. La atenuación es de 20 - 24 dB por 100 m (probado experimentalmente). Las antenas de látigo industriales suelen incluir cable RG59 con una atenuación de 28 dB a 100 m. Una antena de canal de onda de 12 dB y 10 m de cable RG6U dan una ganancia total de 9,6 dB y 20 dB a 7 m. La mayoría de los teléfonos tienen un conector para una antena externa. Además, para cada tipo de teléfono hay un llamado adaptador de antena (unos 5 dólares), se conecta al conector indicado y es un cable corto, en un lado del cual hay un conector telefónico específico de alta frecuencia. , y por el otro, un conector RF estándar. Normalmente, la atenuación en el adaptador de antena no supera 1 dB. Al comprar un adaptador de antena, asegúrese de que funcione. Cuando el adaptador está conectado al teléfono, la antena integrada en el teléfono se apaga y la etapa de salida cambia al adaptador. En otras palabras, si solo conecta el adaptador al teléfono, la señal en la báscula del teléfono debería disminuir un poco. Luego conecta una antena externa al adaptador y la señal aumenta. Si todo va así, entonces el adaptador está funcionando. Instalación de la antena en el suelo Entonces, compraste una antena y la conectaste al cable y al teléfono. Subimos a un punto alto y procedimos a sintonizar la antena. Coloque el teléfono de modo que la pantalla sea visible. Como ya se mencionó, al configurar la antena con dispositivos Nokia, es mejor usar la función Netmonitor. En la mayoría de los otros teléfonos, puede ingresar un código especial y abrir un menú de servicio que le permite ver el nivel de recepción de 6 a 8 frecuencias recibidas por el teléfono en orden descendente, números de frecuencia, distancia a la estación base, porcentaje de errores en el canal, etc. (Para obtener una descripción de muchos menús de servicio, consulte . en: 3ton.com/gsm.) Si hay un Netmonitor, nos centraremos en el nivel de la señal en decibeles (recuerde que la señal es más fuerte cuando el nivel el valor en decibelios es menor). Si está ausente, lo ajustaremos de acuerdo con la escala de señal estándar. Dado que las antenas de la estación base GSM 900 están polarizadas verticalmente, el canal de onda debe colocarse verticalmente. Al alinear las antenas, tenga en cuenta que el nivel de la señal de recepción que se muestra en el teléfono cambia con un retraso de varios segundos, por lo que la antena debe girarse lenta y discretamente. Si conoce la dirección a la ciudad más cercana, comience allí. Gire lentamente la antena horizontalmente. Si se encuentra la señal, su tarea es encontrar la dirección de donde proviene la señal con el nivel máximo. Si no hay señal, incline lentamente la antena horizontalmente hasta que aparezca. Recuerda que cada metro de altura de instalación de antena puede ser decisivo. Si no encuentra ninguna señal, intente moverse unos metros hacia un lado y vuelva a mirar. Quizás tengas suerte. No es deseable usar un cable entre la antena y el teléfono con una longitud de más de 30 m: en este caso, casi toda la señal se pierde en el cable. Finalmente, damos las dimensiones de una antena log-periódica de fabricación propia para el rango de 850 - 950 MHz (Fig. 2). Las dimensiones se toman del sitio atnn.ru. El programa para calcular el canal de ondas de antena se puede encontrar nuevamente en: 3ton.com/gsm.
Parámetros: ganancia - 8,3 dB, impedancia - 60 ohmios.
Publicación: cxem.net
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