Antenne esterne per cellulari. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Ogni cellulare è dotato di un'antenna interna di piccole dimensioni, a volte fuoriesce dal corpo del "cellulare" con un piccolo spillo o "escrescenza". Nella maggior parte dei casi, l'antenna standard fornisce una connessione stabile. Ma ci sono situazioni in cui è necessario "spremere" tutto ciò che è possibile dal telefono. Dopotutto, anche nell'area di servizio di quasi tutte le stazioni base ci sono aree con copertura non garantita, ad es. "zone morte", dove per perdere o ripristinare la comunicazione è sufficiente fare 2-3 passi di lato. Per garantire una buona comunicazione in tali luoghi, l'antenna interna avrà bisogno di aiuto: un'antenna sostitutiva aggiuntiva.

Esistono diversi casi in cui è consigliabile utilizzare antenne esterne aggiuntive:

Un'antenna aggiuntiva è particolarmente necessaria per un telefono in un'auto, poiché il corpo metallico è uno schermo che impedisce il passaggio del segnale radio. Ricevendo un segnale non sufficientemente forte, il dispositivo riceve un comando dalla stazione base per aumentare la potenza in uscita, pertanto aumenta il livello di radiazione e aumenta il consumo energetico. Inoltre, all'interno dell'auto, la radiazione dell'antenna del telefono viene riflessa ripetutamente, per cui tutti i passeggeri si ritrovano seduti all'interno di un circuito chiuso con radiazione interna, come il cibo in un forno a microonde. Altro punto a cui prestare attenzione: il segnale radio emesso dal telefono può influenzare il funzionamento di alcuni dispositivi elettronici presenti nell'auto.

Un'antenna esterna per auto non solo aiuta a evitare i problemi di cui sopra, ma migliora anche la qualità della comunicazione. Ciò è ottenuto principalmente grazie alla rimozione del segnale all'esterno dell'auto e ad una ridistribuzione più efficiente dello schema dell'antenna. Come posizionare correttamente l'antenna dell'auto?

Esiste una regola secondo cui un'antenna verticale (a frusta) dovrebbe essere posizionata sopra la superficie metallica più grande possibile. Da questo punto di vista la parte centrale del tetto dell'auto è il posto migliore per installare un'antenna verticale. Oltre al tetto, per il montaggio di tale antenna sono adatti anche i parafanghi posteriori o anteriori. Ma un paraurti in metallo è tutt’altro che un luogo ideale.

Tra l'ampia varietà di design, meritano attenzione le cosiddette "antenne a frusta ritagliate". Il loro vantaggio principale è il contatto diretto con il corpo ("terra") dell'auto, che ha un effetto positivo sulle prestazioni e, di conseguenza, sulla qualità della comunicazione. Per installare un'antenna da infilare, è necessario forare il tetto dell'auto, isolare il luogo di installazione dell'antenna dall'umidità e fissare con cura il cavo di collegamento in modo che non colpisca la pelle all'interno.

Le antenne su base magnetica (Fig. 1) sono estremamente apprezzate dagli automobilisti per la loro producibilità e facilità di installazione. Tuttavia, se necessario, tale antenna può essere facilmente rimossa in cabina e il magnete non la lascerà cadere anche a velocità elevate. Ma devi pagare qualcosa per comodità e il rimborso è una prestazione leggermente peggiore.

Quando si sceglie un'antenna "magnetica" è necessario tenere conto del fatto che modificare la lunghezza del cavo e installarlo senza guarnizione in gomma tra magnete e corpo influisce negativamente sulle prestazioni dell'antenna.

Esistono antenne "bicomponenti", costituite da due parti. La parte di base con il cavo che porta al telefono è montata sul vetro all'interno della cabina e l'altra parte è all'esterno, di fronte. Tra di loro è previsto un accoppiamento capacitivo. Purtroppo questo non è il modo più efficace per trasmettere un segnale, perché passando attraverso il vetro si indebolisce. Inoltre, non è desiderabile installare un'antenna di questo tipo vicino a vari rivestimenti metallici, ad esempio strisce colorate o riscaldanti sul vetro.

In commercio esistono anche antenne adesive. Sono realizzati sotto forma di nastro o piccola scatola (Fig. 2) e sono incollati all'interno del vetro.

Il cavo è spesso incluso con l'antenna poiché è collegato in modo permanente all'antenna. La lunghezza originale del cavo è solitamente di 3 metri.Se viene tagliato durante l'installazione dell'antenna, è necessario installare un connettore all'estremità. Questa operazione deve essere eseguita con molta attenzione. Un connettore installato in modo errato o un contatto scadente al suo interno possono interrompere il funzionamento dell'intero sistema.

Molti modelli di telefoni cellulari dispongono di una presa per il collegamento di un'antenna esterna. Quindi il cavo è collegato ad esso. Quando il connettore è collegato al telefono, il percorso dell'antenna passa automaticamente a un'antenna esterna. In caso di difficoltà nel "procurarsi" i connettori giusti, è possibile utilizzare gli adattatori per antenna disponibili in commercio. Sono un breve pezzo di cavo, su un lato del quale è presente un connettore telefonico ad alta frequenza e, dall'altro, un connettore ad alta frequenza per cavo standard (Fig. 3). In genere, l'attenuazione nell'adattatore dell'antenna non supera 1 dB.

Alcuni modelli di telefono non dispongono di una presa speciale per l'antenna sostituibile. Possono essere collegati tramite vivavoce. Il cavo dell'antenna è collegato al dispositivo con un fonofono e il telefono è inserito nella presa di questo dispositivo. In linea di principio è possibile scollegare l'antenna originale del telefono e collegare invece un cavo per antenna esterno. ma questo. ovviamente è scomodo.

Quando si comunica con oggetti fissi (appartamenti, uffici, villette), in caso di ricezione incerta, è consigliabile utilizzare antenne direzionali esterne. Certo, in questo caso il telefono diventa meno "mobile", poiché è collegato al cavo dell'antenna, ma la qualità della comunicazione in molti casi diventa molto buona. Le principali varietà di antenne direzionali sono le "canali d'onda" e le antenne log-periodiche. I primi sono i più gettonati. Hanno un ottimo rinforzo e sono facili da produrre. Le antenne log-periodiche sono più complesse e costose, ma hanno un'ampia banda di frequenza e non richiedono una sintonizzazione aggiuntiva.

L'antenna "canale d'onda" (Fig. 4) è simile all'omonima antenna televisiva. È costituito da una serie di elementi situati sullo stesso piano: un vibratore attivo a semionda (lineare o ad anello), al quale è collegato un cavo di derivazione, un riflettore e direttori (vibratori passivi). La lunghezza del riflettore e la sua distanza dal vibratore attivo sono scelte in modo tale che il riflettore attenui la radiazione del vibratore attivo nella direzione opposta e la amplifica nella direzione in avanti, cioè il riflettore è un tipo di riflettore che fornisce la formazione di una caratteristica unidirezionale della radiazione (ricezione). Spesso come riflettore viene utilizzato un sistema di vibratori o una griglia. L'amplificazione della radiazione nella direzione in avanti è facilitata dai direttori, che sono eccitati, come un riflettore, sotto l'influenza della radiazione di un vibratore attivo.

I vantaggi dell'antenna "canale d'onda" includono un guadagno relativamente elevato con un design semplice, gli svantaggi sono la complessità della sintonizzazione con più di tre direttori. Le antenne, anche assemblate secondo un disegno, risultano sintonizzate in modo diverso. Il guadagno di un'antenna di questo tipo è solitamente inferiore (in media 3 ... 4 dB). Inoltre, una larghezza di banda ridotta porta ad una forte diminuzione del guadagno in quei sistemi di comunicazione che utilizzano frequenze duplex con una spaziatura ampia. , lo standard DAMPS utilizza frequenze di 824...840 MHz e 869..894 MHz, quindi l'uso di un'antenna "canale d'onda" sintonizzata al centro di questa gamma porta ad un notevole deterioramento delle prestazioni dell'antenna al livello limiti della gamma (cioè alle frequenze operative). Lo stesso vale per i popolari GSM-900, GSM-1800. Il programma per il calcolo dell'antenna "canale d'onda" può essere trovato su 3ton.com/gsm.

Le antenne log-periodiche sono uno dei tipi di antenne con una forma del fascio costante e un guadagno costante su un'ampia gamma di frequenze. L'antenna log-periodica è formata da una linea di raccolta sotto forma di due tubi disposti in parallelo, ai quali sono collegati a turno (tramite uno) i vibratori. Tale antenna fornisce un buon coordinamento con l'alimentatore su tutta la gamma di frequenze. La banda di frequenza operativa "dal basso" dipende dalle dimensioni dei vibratori più lunghi e "dall'alto" dalle dimensioni di quelli più corti. Il guadagno dell'antenna è determinato dal numero di vibratori, ciascuno dei quali è attivo. Pertanto, impostando la banda di frequenza (dimensioni dei vibratori massimo e minimo), è possibile ottenere un guadagno sufficientemente elevato su tutta la gamma aumentando il numero di vibratori. Le antenne log-periodiche funzionano bene nei sistemi di comunicazione a banda larga, ma hanno una progettazione più complessa rispetto alle antenne a canale d'onda.

Un'antenna fissa è montata su una staffa o su un palo e diretta verso la stazione base, il cui segnale viene ricevuto costantemente. La "base" non deve essere necessariamente quella più vicina, tutto dipende dalla posizione dell'antenna e dal terreno. È possibile che la base con il livello di segnale più forte "non voglia" funzionare con il telefono, poiché si trova a una distanza maggiore del limite teorico di portata per la modalità operativa standard (35 km in GSM-900).

L'orientamento dell'antenna deve essere effettuato con attenzione, ruotando lentamente l'antenna "lungo l'orizzonte" e osservando l'indicatore della potenza del segnale sul display del telefono cellulare o utilizzando la funzione del menu tecnico Netmonitor (per dispositivi Nokia). Nella maggior parte degli altri telefoni, è possibile inserire un codice speciale e aprire il menu di servizio, che consente di vedere il livello di 6 ... 8 frequenze ricevute dal telefono in ordine decrescente, i numeri dei canali, la distanza dalla stazione base, la percentuale di errori nel canale, ecc. Le descrizioni di molti menu di servizio sono disponibili su www.3ton.com/gsm.

Se è presente il Netmonitor è meglio navigare per livello del segnale in decibel (il segnale è più forte quando il valore del livello in decibel è più basso), se è assente l'impostazione viene effettuata secondo la scala del segnale standard. Poiché la variazione dell'intensità del campo non viene visualizzata immediatamente, ma dopo 5 ... 10 s, è necessario modificare la posizione dell'antenna tenendo conto di questo tempo per non deviare la direzione verso il segnale più forte. Nel menu del cellulare è necessario attivare la Ricerca continua della rete.

Ad esempio, la gamma GSM-900 contiene 124 canali con un passo di 0,2 MHz e una separazione tra le frequenze di ricezione e trasmissione di 45 MHz. Per un telefono cellulare, le frequenze di ricezione iniziano a 890 MHz e le frequenze di trasmissione iniziano a 935 MHz. La frequenza media della banda media è 922.5 MHz (un quarto di lunghezza d'onda è 81.3 mm). Per aumentare l'efficienza di un'antenna esterna, si consiglia, in fase di produzione e configurazione, di prendere come frequenza operativa non la media tra le frequenze di ricezione (Rx) e di trasmissione (Tx), ma la frequenza di trasmissione (Tx), poiché la potenza massima del trasmettitore del cellulare è naturalmente inferiore a quella della stazione base e nelle peggiori condizioni il telefono semplicemente non si sente.

Il guadagno dell'intero sistema d'antenna collegato al cellulare dipende dalla lunghezza e dalla qualità del cavo di collegamento. I dati del passaporto delle antenne esterne non tengono conto della lunghezza del cavo (questo vale anche per le antenne per auto con diagramma di radiazione circolare). Se è possibile conversare almeno qualche volta senza un'antenna esterna, allora puoi farlo con un'antenna direzionale con un guadagno di 9..11 dB con una lunghezza del cavo fino a 10 m. un posto conveniente richiede 15 ... 20 m di cavo, quindi è necessario prenderlo con una qualità migliore o utilizzare un'antenna con un guadagno di 13 ... 16 dB, che di solito è più economica.

I cavi coassiali televisivi domestici possono essere utilizzati solo in misura limitata (la loro attenuazione - più di 30 dB a 100 m - è troppo elevata). Tra i campioni importati disponibili, è adatto RG6: un cavo coassiale a doppia treccia (l'attenuazione è di 20..24 dB a 100 m). Le antenne industriali per auto sono solitamente dotate di cavo RG59 (attenuazione - 28 dB a 100 m). Le antenne a canale d'onda con un guadagno di 12 dB e un cavo RG10U da 6 metri forniscono un guadagno totale di circa 10 dB e con un cavo da 20 metri - 7 dB.

Quando la qualità della comunicazione è ad un livello “critico”, anche una semplice antenna a stilo, ma rialzata più in alto, può migliorare la situazione. Deposito in quello. che quando si parla al cellulare, circa il 10 ... 20% dell'energia viene assorbita dal corpo dell'abbonato, quindi, quando l'antenna è sollevata, l'influenza degli oggetti circostanti su di essa diminuisce.

Bene, l'antenna a dipolo più semplice può essere realizzata in soli 15 minuti. Prendiamo un cavo televisivo bianco RG6U, tagliamo l'isolamento superiore da un'estremità e lo "tagliamo". Otteniamo il conduttore centrale e la treccia del cavo. Saldiamo un filo di rame con un diametro di 1 .. 2.5 mm e una lunghezza di 82 mm (per la gamma 900 MHz) al conduttore centrale. Saldiamo un secondo pezzo di filo della stessa lunghezza alla treccia (Fig. 5).

Colleghiamo l'altra estremità del cavo al telefono (tramite un connettore o un adattatore). Disponiamo le * corna" verticalmente (una in alto, l'altra in basso) e otteniamo qualcosa di simile alla lettera "T" posata su un lato (il GSM utilizza la polarizzazione verticale, quindi è necessaria questa disposizione del dipolo). Durante la produzione, fare attenzione a non farlo cortocircuitare il nucleo centrale con una treccia, altrimenti il ​​telefono potrebbe bruciarsi.

Fonti di informazione

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

Autore: A.Kashkarov, San Pietroburgo

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