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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK DIY GSM-Antenne. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik /Mobilfunk In letzter Zeit hat sich der Versorgungsbereich von GSM 900-Netzen in Russland erheblich vergrößert, aber die Situation ist alles andere als ideal. Wenn in europäischen Ländern das Problem des unsicheren Empfangs praktisch nicht vorhanden ist, stoßen die meisten Haushaltsbenutzer häufig darauf - in Landhäusern, in Sommerhäusern usw. Und wie wunderbar wäre es, zum Angeln, Jagen und ins Dorf zu gehen, ohne den Kontakt zu verlieren die Außenwelt! Der Schlüssel zur Lösung dieses Problems sind externe Richt- oder ungerichtete Antennen. Richtig, der Kauf einer Antenne reicht nicht aus - Sie müssen sie richtig installieren und konfigurieren. Mit Funkelektronik vertraute Leser werden in der Lage sein, eine im GSM-Standard arbeitende Antenne selbstständig herzustellen und zu konfigurieren. Heute werden wir über die Arten von Antennen sprechen und wie man sie installiert und konfiguriert. Referenz Ein Handy ist, vereinfacht gesagt, ein Funkgerät, das auf verschiedenen Frequenzen sendet. Insgesamt gibt es im GSM 900-Standard 124 Frequenzen. Das Telefon kann wie die Basisstation auf jeder vom Betreiber festgelegten Frequenz betrieben werden. Die Basisstation (BS) sendet und das Telefon (MS) empfängt auf den Frequenzen 935,2–959,8 MHz. Das Mobiltelefon sendet und die Basisstation empfängt auf Frequenzen von 890,2 - 914,8 MHz. Der Kanal von BS zu MS heißt Down Link, von MS zu BS - Up Link. Die meisten Betreiber verwenden eine Begrenzung der Reichweite eines Mobiltelefons von einer Basisstation - 35 km, was auf die Besonderheiten des Standards zurückzuführen ist. Lassen Sie uns erklären, dass in einem Netzwerk mit Standardkonfiguration 8 Zeitintervalle (Zeitschlitze) in einem Frequenzkanal gebildet werden: eines ist Dienst und sieben sind Konversation. In diesem Fall beträgt die maximale Kommunikationsreichweite auf jedem Kanal 35 km. GSM bietet jedoch auch eine nicht standardmäßige Zellenkonfiguration, bei der die Kommunikationsreichweite um 70 - 100 km erhöht wird (Extended Cell Configuration). Leider wird bei dieser Konfiguration die Anzahl der gesprochenen Kanäle auf 2 - 3 reduziert, was die Kapazität des Netzwerks reduziert. Die Verwendung dieses Modus in der Stadt und in der Nähe des Betreibers ist nicht rentabel. Dieser Modus wird manchmal an der Küste verwendet, um Küstenabdeckung zu schaffen. Wenn Sie also ein GSM 900-Telefon haben, versuchen Sie nicht, eine Verbindung mehr als 35 km von der nächsten Basisstation entfernt aufzubauen. Die von mir erreichte maximale Kommunikationsreichweite beträgt 34 km. Kommunikationsreichweite Folgende Faktoren beeinflussen die Funkreichweite:
Typischerweise haben Basisstationen eine Leistung von 20 - 30 Watt. Antennen sind entweder Peitschen- oder Richtantennen. Die Empfindlichkeit von Basisstationen beträgt -100 dB - 115 dB. Natürlich kann der Benutzer nicht alle diese Parameter ändern oder beeinflussen. Die Ausgangsleistung des Telefons beträgt 0,3 - 2 W, die Empfindlichkeit 90 - 105 dB. Die Empfindlichkeit eines Telefons wird hauptsächlich durch die Technologien bestimmt, die verwendet werden, um rauscharme Eingabegeräte herzustellen. Wenn in den Bereichen des zuverlässigen Empfangs der Unterschied in Empfindlichkeit und Leistung zwischen den Modellen kaum wahrnehmbar ist, dann kann es im Bereich des unsicheren Empfangs kritisch werden. Oft zeigt das Mobilteil einen Signalpegel von der Basisstation von 1 - 2 Würfeln (auf einer Skala), kann aber keine Verbindung herstellen: Es ist nicht genug Leistung vorhanden. Obwohl ETSI die Standardausgangsleistung für jede Telefonklasse standardisiert, kann der tatsächliche Wert leicht schwanken. SAGEM-, Alcatel- und Motorola-Röhren zeichnen sich durch eine gute Empfindlichkeit aus. Und in Bezug auf die Leistung bestehen alle alten Telefone, insbesondere Motorola. Alle Phase-2-Telefone haben ungefähr die gleiche Leistung. Was die Erleichterung betrifft, breiten sich Wellen besser auf flachem Gelände und entlang des Flusses aus. Je höher Sie sind (im Rahmen des Zumutbaren), desto besser ist das Signal. Der Wald "löscht" die Wellen manchmal mehr als die Stadtentwicklung. Signalsuche Sie sind also aus der Stadt herausgekommen und wollen sich einen Anschluss verschaffen. Klettern Sie auf das Dach, den Dachboden oder den höchsten Punkt in der Nähe des Hauses oder des Ortes, den Sie brauchen. Wenn das Telefon das Netzwerk erreicht, aber am Limit (oder instabil) ist, haben Sie alle Möglichkeiten, das Problem mit einer externen Antenne zu beheben. Wenn die Entfernung zum Sender weniger als 30 km beträgt und das Netzwerk nicht erfasst wird, versuchen Sie es auch mit einer Antenne. Versuchen Sie im letzteren Fall, mit den Verkäufern über die Rückgabe der Antenne zu verhandeln, wenn das Experiment fehlschlägt. Wenn das Signal, obwohl sehr schwach, immer noch empfangen wurde, wählen Sie eine beliebige Stadtnummer - um dies zu überprüfen. Wenn während eines Gesprächs die Hörbarkeit normal ist und der Gesprächspartner sich nicht über den Verlust von Sprachteilen beschwert, ist die Energie beider Leitungen (UL und DL) ausgeglichen und Sie können eine auf die mittlere Frequenz abgestimmte Standardantenne dazwischen verwenden Empfangs- und Sendefrequenzen. Wenn der Gesprächspartner von Zeit zu Zeit verschwindet, muss die Abwärtsrichtung von der Basisstation zu Ihrem Telefon "verstärkt" werden. Es könnte sich lohnen, nach einem Telefon mit besserer Empfindlichkeit zu suchen. Aber wenn Sie schlecht zu hören sind, sollten Sie die Richtung von Ihrem Telefon zur Basisstation verstärken. Bereits in diesem Stadium ist klar, dass es wünschenswert ist, bei der Auswahl des Antennentyps und seiner Parameter die Daten und Empfangsbedingungen des Betreibers zu berücksichtigen. In Gebieten mit schlechtem Empfang werden häufig Interferenzen (Interferenzen) zwischen Kanälen mit gleichen und benachbarten Frequenzen beobachtet. Leider sind die den GSM 900-Betreibern in Russland zugeteilten Frequenzressourcen begrenzt, weshalb Frequenzen von verschiedenen Basisstationen mit gleichen oder benachbarten Signalpegeln oft in der Zone mit unsicherem Empfang "sichtbar" sind. Solche Frequenzen erzeugen gegenseitige Interferenzen, die die Kommunikation stören, und bei bestimmten Signalpegeln wird die Kommunikation vollständig unmöglich. Wenn ein starkes Signal von der Basisstation auf dem Telefonbildschirm fixiert ist und die Verbindung nicht hergestellt werden kann oder möglich ist, aber die Sprache die ganze Zeit verschwindet, dann sind Sie mit "Außenstehenden" konfrontiert. Es ist bei weitem nicht immer möglich, das Telefon zu "zwingen", eine andere Frequenz auszuwählen, aber eine spezielle Funktion von Nokia-Telefonen - Netmonitor - ermöglicht Ihnen dies. Ich bin auf ein ähnliches Problem in einer Datscha gestoßen, die durch eine ziemlich offene Fläche von einer großen Stadt getrennt ist. Das Telefon empfängt benachbarte Frequenzkanäle mit Pegeln von 70 dB, 73 dB und 72 dB, aber die Gesprächsqualität lässt zu wünschen übrig. Das einzige, was mich gerettet hat, war die erzwungene Auswahl eines anderen Frequenzkanals mit einem niedrigeren Pegel - 80 dB. Bei einer begrenzten Frequenzressource hilft jedoch sogar eine Frequenzumplanung des Netzwerks nicht immer. Wenn Ihr Telefon jedoch nicht über Netmonitor verfügt, können Sie eine externe Richtantenne mit guter Strahlungscharakteristik verwenden. Es bleibt nur die richtige Wahl zu treffen. Antennenauswahl Wie bereits erwähnt, sind es externe Antennen, mit denen Sie die Reichweite und Qualität der Kommunikation erhöhen können. Für Telefone werden hauptsächlich externe Peitschen- und logarithmische Antennen sowie Wellenkanalantennen verwendet. Wir wiederholen, dass es in Westeuropa keine Zonen unsicheren Empfangs gibt. Daher werden Richtantennen für GSM 900 Endgeräte praktisch nicht hergestellt. Wenn der Hersteller eine gerichtete proprietäre GSM 900-Antenne anbietet, ist diese normalerweise für die Arbeit mit Repeatern (Repeatern) von Betreibern ausgelegt. In der GUS und Osteuropa werden Richtantennen in Handarbeit hergestellt. Hinzu kommen kleine Fabriken in Tschechien, Polen und im Baltikum. Eine einfache Automagnetantenne hat einen Gewinn von 1 - 3 dB (1 - 2 Würfel auf der Telefonskala), ein Wellenkanal - 7 - 15 dB (abhängig von der Anzahl der Elemente, der Bauqualität und den Antenneneinstellungen), was bereits der Fall ist 2 - 3 Würfel auf der Skala und logarithmisch-periodische Antenne - 7 - 12 dB. Eine Autoantenne ist ein vertikaler 3/4-, 1/2- oder 5/8-Wellenlängenstab. Selbst eine einfache, höher aufgestellte Autoantenne kann die Situation bei einer unsicheren Verbindung korrigieren. Tatsache ist, dass beim Telefonieren etwa 10 - 20 % der Energie vom Körper des Benutzers absorbiert werden. Wenn Sie also die Peitschenantenne nach oben heben, reduzieren Sie den Einfluss von Umgebungsobjekten darauf. Ich selbst habe beobachtet, wie selbstgebaute Halbwellen- und Vertikaldipole in 5 m Höhe das Kommunikationsproblem lösten. Lassen Sie uns erklären, wie ein solcher Dipol hergestellt wird.
Wir reinigen von einem Ende das weiße Fernsehkabel RG6U. Wir erhalten den zentralen Leiter und das Kabelgeflecht. Wir löten einen beliebig dicken Kupferdraht von etwa 8,2 cm Länge (für das 900-MHz-Band) an den Mittelleiter und befestigen ihn senkrecht nach oben. Wir löten ein zweites Stück Draht gleicher Länge an das Geflecht und befestigen es senkrecht nach unten (Abb. 1). Wir bekommen etwas Ähnliches wie den Buchstaben "T", der auf die Seite gelegt wird. (Fernsehen verwendet horizontale Polarisation, während GSM vertikale Polarisation verwendet, daher ist ein solcher Dipol erforderlich.) Wir verbinden das andere Ende des Kabels über einen Adapter mit dem Telefon. Achten Sie darauf, den geflochtenen Mitteldraht nicht kurzzuschließen, da das Telefon sonst durchbrennen kann. Nun, in 5 Minuten haben wir eine primitive Antenne gebaut, deren Parameter den chinesischen Autoantennen in nichts nachstehen. Lassen Sie mich Ihnen eine Geschichte aus meinem Leben erzählen. Als ich letzten Sommer im Urlaub auf der Krim ankam, stellte ich fest, dass es keine zuverlässige Abdeckung auf der Grundlage des versprochenen Betreibers gibt. Das bedeutete, dass ich einen sehr wichtigen Anruf verpassen würde. Auf dem Dach der Hütte war ein sicheres Signal zu finden, aber die Aussicht, zwei Wochen dort zu sitzen, beflügelte mich nicht. In 5 Minuten fand ich ein Stück des richtigen Drahtes (ich habe Aluminium statt Kupfer verwendet). Es dauerte weitere 10 Minuten, um ein 5 Meter langes Stück Fernsehkabel von den Nachbarn zu finden. Das Nokia 7110 hat einen mechanischen Schalter für eine externe Antenne, also habe ich einfach den Mittelleiter des Kabels direkt in die Telefonbuchse gesteckt und die Kabelummantelung mit dem Metallrand der externen Buchse des Telefons verbunden. Er verstärkte die Antenne auf dem Dach des Hauses und nach 10 Minuten sprach er zur Freude der Familie und zum Neid der Nachbarn frei am Telefon. Wie sie sagen, zurück zu unseren Schafen. Zuerst verwenden wir eine Auto-Peitschenantenne ($ 5 - 10). Die Hauptsache hier ist, nicht auf zu schlechte Qualität zu stoßen. Mit Netmonitor ist die Überprüfung der Antenne viel einfacher. Wenn eine Autoantenne an das Telefon angeschlossen ist, sollte der Signalpegel um 1 bis 3 dB ansteigen (z. B. von -60 dB auf -57 dB). Als letzter Ausweg sollte das Signal gleich bleiben. Wenn beim Anschließen der Antenne das Signal um 5 dB oder mehr abnimmt, ist es besser, den Kauf abzulehnen. Ich möchte darauf hinweisen, dass eine gute Marken-Autoantenne 40 $ und mehr kostet. Doch auch unter den asiatischen 10-Dollar-Produkten gibt es manchmal gute Kleinigkeiten. Auf dem Dach Ihres „Hauses auf dem Land“ installiert, kann eine Autoantenne ein Kommunikationsproblem lösen. Reicht der Gewinn der Autoantenne nicht aus, kann man auf andere – beispielsweise auf eine gemeinsame Richtantenne – einen Wellenkanal schalten. Es sieht aus wie eine gewöhnliche Fernsehantenne, die auf dem Dach eines Hauses montiert ist. Der Wellenkanal ermöglicht Ihnen eine echte Verstärkung von bis zu 7 - 15 dB bei optimaler Richtcharakteristik. Aber es hat einen Nachteil - Schmalband. Die Differenz zwischen Empfangs- und Sendefrequenz beträgt bei GSM 900 45 MHz, der gesamte Betriebsbereich 890 - 960 MHz (70 MHz Bandbreite). Es ist schwierig, über einen so großen Bereich eine lineare oder nahezu lineare Reaktion zu erzielen. Daher ist es wünschenswert, den Wellenkanal abhängig von der Frequenz des Bedieners und dem spezifischen Ort zu machen und je nach Situation die Resonanz auf die Frequenz der aufsteigenden oder absteigenden Richtung zu verschieben. Bei größerer Bandbreite sollte nur ein auf das Kabel abgestimmter Schlaufenrüttler verwendet werden – zum Beispiel mit einer Balancierschlaufe; Sie sollten sich auch auf eine kleine Anzahl von Elementen beschränken, z. B. 3 - 12, da es bei mehr Elementen schwierig ist, die Antenne ohne Ausrüstung abzustimmen, außerdem verringert sich der Betriebsbereich der Antenne. Ich hatte mit vielen Bastelwellenkanälen zu tun. Ich behaupte: Bei den meisten Antennen war der Gewinn kleiner als 7 dB, einige hatten eine Resonanz bei Frequenzen von 700 - 800 MHz anstelle des GSM-Bandes und ein Stehwellenverhältnis größer als 3 (während der Übertragung kann dies leicht den Ausgang des Telefons beschädigen Bühne). Professionell hergestellte und abgestimmte selbstgebaute Antennen waren selten. Als nächstes kommen logarithmisch periodische Antennen (auch auf dem Radiomarkt zu finden). Im Vergleich zum Wellenkanal haben sie einen größeren Betriebsbereich. Daher sind solche Antennen für die Genauigkeit der Herstellung und Abstimmung weniger kritisch. Die tatsächliche Verstärkung erreicht hier 10 - 14 dB. Theoretisch können Sie bei Bedarf 2 Wellenkanäle anschließen, einen auf die Empfangsfrequenz, den anderen auf die Sendefrequenz, aber das ist schon ein zu kompliziertes System. Kabel- und Antennenadapter Im 900-MHz-Band steht die Wahl des Kabels im Vordergrund. Heimische Fernseh-Koaxialkabel können nur bedingt verwendet werden (Dämpfung über 30 dB auf 100 m ist zu hoch). Von den verfügbaren importierten Mustern ist RG6 ein doppelt geflochtenes Koaxialkabel. Sie können es in jedem Geschäft finden. Die Dämpfung beträgt 20 - 24 dB pro 100 m (experimentell getestet). Industrielle Peitschenantennen umfassen typischerweise RG59-Kabel mit einer Dämpfung von 28 dB bei 100 m. Eine 12-dB-Wellenkanalantenne und 10 m RG6U-Kabel ergeben eine Gesamtverstärkung von 9,6 dB und bei 20 m 7 dB. Die meisten Telefone haben einen Anschluss für eine externe Antenne. Darüber hinaus gibt es für jeden Telefontyp einen sogenannten Antennenadapter (ca. 5 US-Dollar), der an den angegebenen Anschluss angeschlossen wird und ein kurzes Stück Kabel ist, an dessen einer Seite sich ein spezieller Hochfrequenz-Telefonanschluss befindet , und auf der anderen Seite - ein Standard-HF-Anschluss. Typischerweise übersteigt die Dämpfung im Antennenadapter 1 dB nicht. Achten Sie beim Kauf eines Antennenadapters darauf, dass dieser funktioniert. Beim Einstecken des Adapters in das Telefon wird die im Telefon eingebaute Antenne abgeschaltet und die Endstufe auf den Adapter umgeschaltet. Mit anderen Worten, wenn Sie den Adapter nur an das Telefon anschließen, sollte das Signal auf der Telefonwaage etwas abfallen. Dann schließen Sie eine externe Antenne an den Adapter an, und das Signal nimmt zu. Wenn alles so läuft, dann funktioniert der Adapter. Aufbau der Antenne am Boden Sie haben also eine Antenne gekauft und sie mit dem Kabel und dem Telefon verbunden. Wir kletterten auf einen hohen Punkt und fuhren fort, die Antenne abzustimmen. Positionieren Sie das Telefon so, dass der Bildschirm sichtbar ist. Wie bereits erwähnt, nutzt man beim Einrichten der Antenne bei Nokia-Geräten am besten die Netmonitor-Funktion. Bei den meisten anderen Telefonen können Sie einen speziellen Code eingeben und ein Servicemenü öffnen, in dem Sie den Empfangspegel von 6 - 8 vom Telefon empfangenen Frequenzen in absteigender Reihenfolge, Frequenznummern, Entfernung zur Basisstation und Prozentsatz der Fehler sehen können Kanal usw. (Eine Beschreibung vieler Servicemenüs finden Sie unter . at: 3ton.com/gsm.) Wenn es einen Netmonitor gibt, konzentrieren wir uns auf den Signalpegel in Dezibel (denken Sie daran, dass das Signal stärker ist, wenn der Pegel Wert in Dezibel ist niedriger). Wenn es nicht vorhanden ist, werden wir gemäß der Standardsignalskala anpassen. Da die Antennen der GSM 900-Basisstation vertikal polarisiert sind, sollte der Wellenkanal vertikal platziert werden. Beachten Sie beim Ausrichten der Antennen, dass sich der am Telefon angezeigte Empfangssignalpegel mit einer Verzögerung von bis zu einigen Sekunden ändert, daher sollte die Antenne langsam und unauffällig gedreht werden. Wenn Sie die Richtung zur nächsten Stadt kennen, beginnen Sie dort. Drehen Sie die Antenne langsam horizontal. Wenn das Signal gefunden wird, besteht Ihre Aufgabe darin, die Richtung zu finden, aus der das Signal mit dem maximalen Pegel kommt. Wenn kein Signal vorhanden ist, neigen Sie die Antenne langsam horizontal, bis sie angezeigt wird. Denken Sie daran, dass jeder Meter Antenneneinbauhöhe entscheidend sein kann. Wenn kein Signal gefunden wird, versuchen Sie, sich ein paar Meter zur Seite zu bewegen und erneut zu suchen. Vielleicht hast du Glück. Es ist unerwünscht, ein Kabel zwischen Antenne und Telefon mit einer Länge von mehr als 30 m zu verwenden: In diesem Fall geht fast das gesamte Signal im Kabel verloren. Abschließend geben wir die Abmessungen einer selbstgebauten logarithmisch-periodischen Antenne für den Bereich von 850 - 950 MHz an (Abb. 2). Die Abmessungen stammen von der Website atnn.ru. Das Programm zur Berechnung des Antennenwellenkanals finden Sie wieder unter: 3ton.com/gsm.
Parameter: Verstärkung - 8,3 dB, Impedanz - 60 Ohm.
Veröffentlichung: cxem.net
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