Как устроена антенна мобильного телефона?

Антенны в мобильных телефонах: виды и особенности

Роль антенн в сотовой связи предельно важна. Существуют несколько разновидностей антенн, каждые из которых имеют собственные отличительные особенности. Одни хороши для использования в обычных городских условиях, а к использование других прибегают лишь в крайних случаях.

Особенности и виды мобильных антенн

Их можно смело разделить на две главные категории – подключаемые мобильные антенны и встроенные. Последние в свою очередь делятся на внутренние устройства и внешние. Существует только два вида внешних антенн – они бывают либо штыревыми, либо выдвижными.

Существует отдельный вид антенн – репитеры. Они представляют собой конструкцию из двух антенн и более, а также усилителя сигнала.

Штыревые

Еще несколько лет назад данный тип антенн являлся одним из самых распространенных, на сегодняшний день встретить антенну данного типа весьма затруднительно.

Эффективность штыревых антенн достигает 90%, что значит о практически полном задействовании подводимой к ней энергии. Простыми словами, если эффективность антенны составляет 50%, то половина мощности используется, а вторая попросту теряется.

Еще одной немаловажной характеристикой является коэффициент усиления. Зачастую он измеряется в изотропных децибелах. Лучшим показателем считается более высокий коэффициент усиления.

Следует знать! Усиливать сигнал способны лишь устройства, что были оборудованы усилителем. Остальные антенны могут только его перераспределять.

Подключаемые

Распространен данный вид антенн очень слабо, так как современный пользователь не сильно нуждается в подобном девайсе и привык довольствоваться встроенной антенной в своем мобильном телефоне.

Еще одной причиной этому является невозможность установки подключаемой антенны в современные модели смартфонов.

Для подключения подобной антенны к телефону необходимо использовать коаксиальный кабель, а гаджет должен иметь соответствующий разъем.

Зачастую внешние антенны представляют собой направленную конструкцию и устанавливаются они владельцами дачных участков загородом.

Активно применяются и репитеры. С их помощью легко обеспечить стабильную связь для мобильных телефонов даже в самых неподходящий для этого условиях, к примеру, в подвалах или отдаленной от города местности.

Отличительное преимущества репитера в том, что он не требует подключения соответствующего кабеля к мобильному устройству. Поэтому человек может спокойной передвигаться по дому во время разговора по телефону.

Внутренние

Как правило, внутренние антенны являются встраиваемыми в мобильное устройство, а именно внутрь его корпуса.

Телефоны, оборудованные внутренними антеннами, не имеют выступающих частей. Ранее модели телефоном часто имели выступающие из корпуса части, в которых находились антенны, и их владельцы постоянно жаловались на неудобство пользования подобными девайсами. Сейчас такой проблемы нет.

Некоторые специалисты сомневаются в эффективности работы внутренних антенн. Бытует мнение, что эффективность лучших моделей встроенных антенн не превышает и 70 процентов, но в действительности достаточно трудно это проверить.

Основной недостаток таких антенн заключается в том, что производителю приходится разрабатывать подобный девайс под каждый гаджет индивидуально. Одна и та же антенна не будет пригодна для работы в других устройствах. Зачастую производители создают целую группу гаджетов, поддерживающих один тип антенн.

При разработке гаджета производители должны учитывать местонахождение деталей внутри мобильного телефона, а также особенности конструкции его корпуса.

Антенны для смартфонов – устройства сложные, но интересные. Как и другая техника, антенны не остаются на одном и том же месте, их чисто постоянно пополняется новыми моделями, хотя последние несколько лет данные устройства явно обделены вниманием потребителя. Однако их значимость остается прежней.

Усилитель интернет-сигнала: принцип работы и технологии, за счет которых сигнал передается на большое расстояние

Рассказ о технологиях, за счет которых работает усилитель интернет-связи на примере конкретно выбранного усилителя.

Мне был нужен усилитель сигнала сотовой связи, который работает на расстояние не менее 15 км от «вышки». Поискал в сети. Нашел несколько вариантов. Сравнил. Будучи мало подкованным в области сотовой связи юзером, решил разобраться, что к чему. Зачем? Интересно.

Итак, что нашел, о том, что выбрал, как разбирался в технологии того, что, как и почему работает на такое большое расстояние.

Да, я не радиотехник и не инженер-радиофизик. Просто, мне хотелось докопаться в силу своих возможностей до сути, которая прячется за многообещающими лозунгами о превосходности предлагаемых устройств и цифрами, которыми пестрят сайты, за счет чего достигается усиление сигнала.

Содержание

Как работают усилители сигнала мобильной связи

Как усилить сигнал мобильной связи на расстояние 10 км и боле

Сравнение выбранных типов усилителей

Главные критерии выбора антенны

Где узнавал про технологию

Принципы работы антенны

Модем Huawei E3372h

Какие проблемы может решать алгоритм «формирование прямого луча» (explicit beamforming)

Распределение мощности передатчиков

Огибание препятствий, и работа с отражениями

Устранение замирания каналов

Прошивка HILINK как возможность находить интернет там, где его нет

Увеличение покрытия и дальность передачи

Что дает усилитель на технологии MiMO

Как работает обеспечение стабильности

Усилитель сигнала сотовой связи представляет собой устройство, которое работает по технологии MiMO, то есть использование в одном устройстве принимающей и передающей антенны.

Как работает усилитель сигнала

Устройство принимает сигналы от базовой станции и транспортирует их на серверную установку. Потом сигнал идет к телефону абонента или на модем. Обратный ответ принимает сервисная станция, которая усиливает сигнал и транспортирует его обратно к базовой станции.

Как усилить сигнал мобильной связи на расстояние 10 км и более

Для усиления интернет-сигнала нужны либо усиливающие сигнал антенны, либо усилители сигнала. Для города применяют всенаправленные антенны с усилением 9-15 Дб, эффективные на расстоянии от базовой станции до 5 км.

Для сельской местности используют антенны типа «Волновой канал», панельные MiMO, офсетные параболические с коэффициентом усиления от 15 Дб и более. Они способны эффективно работать на расстояниях 10 – 20 км до базовой станции. «Волновой канал» усиливает сигнал и увеличивает скорость интернета от 1,5 — 2,5 раз.

Менее требовательны к направлению и к расстоянию MiMO-антенны с усилением от 17 Дб до 24 Дб. В корпусе конструкции антенны находится 2 антенны, которые работают и на приём, и на отдачу сигнала. Благодаря этому связь становится более стабильной, скорость передачи данных увеличивается. Панельная антенна усилением 24 Дб показывает увеличение скорости передачи данных более чем в 2 раза на расстоянии около 23 км до передающей станции, а на меньших расстояниях увеличение скорости составило 3-5 раз.

Однако сложный рельеф местности, наличие преград, место расположения потребителя сигнала диктуют наличие репитеров или усилителей сигнала. С помощью усилителя можно вытянуть практически отсутствующий сигнал.

Существуют одно-, двух- и трех- диапазонные усилители:

● GSM 900 (для голосовой связи);

● GSM 1800 (для голосовой связи);

● GSM 900/1800 (для голосовой связи);

● GSM/UMTS 900/1800/2100 (для голосовой связи и мобильного интернета 3G);

● GSM/DCS/LTE 900/1800 (для голосовой связи и мобильного интернета 4G);

● GSM/UMTS/LTE 900/1800/2100 (для голосовой связи и мобильного интернета 3G и 4G).

Сравнение выбранных типов усилителей

Читал, что усилители производителей MIKROTIK, ZyXELL одни из самых крутых. Для интереса подобрал еще пару, один из них усилитель российского производства.

Приведу для сравнения характеристики нескольких устройств от разных брендов, схожих по параметрам в, примерно, одинаковой ценовой категории.

Мне было интересно устройство с самой большой зоной приемистости, то есть пригодное для больших расстояний от базовой станции. Еще устройство или как его еще называют репитер с симкой должно быть надежным и отличаться простым монтажом.

Почитал различные отзывы. Получилась такая картина.

Модем Zyxel LTE неплохой. Особенно последние модификации, но все равно встречаются нарекания по поводу глючности. Заявленная дальность всего 5 км, в то время как цена составляет 30 тыс. руб.

Микротик – хороший, позиционирует стандарт Cat.6, но смысла в нем мало, потому что не везде работает агрегация. И дальность до базовой станции всего около 8 км. Отсутствует возможность подключить напрямую в сеть. Питание исключительно PoE, что не всегда это удобно. Еще, нужно постоянно перезагружать. Вообще, как прочитал, антенна надежная, хотя, очень сложная в настройке. Для настройки надо вызывать специалистов.

Усилитель HiTE PRO UNO, по характеристикам вроде бы не так уж и плох. Настороженность вызвало полное отсутствие отзывов. Может быть не там искал.

Остановился на антенне-усилителе сигнала STREET 2 PRO. На чем-то же надо останавливаться.

Сделано в России. Корпус жесткий поликарбонат. Начинка – роутер и модем от лучших брендов. Технология MiMO. Было интересно узнать про технологию, что это такое.

Главные критерии выбора антенны

Основное, что характерно для антенн:

Технология MiMO, то есть работа в обоих направлениях: как на прием, так и на передачу данных.

Надежный литой корпус, который не рассыпается через пару-тройку лет от воздействия солнечного ультрафиолета.

У компании производителя достаточно разных обзоров с описанием, какая антенна хорошая. Плюсов, конечно, множество. Но хотелось узнать суть.

Посмотрел некоторые обзоры, часть интересные, Гоблина прослушал с удовольствием. Но, главное про технологию MiMO.

Где узнавал про технологию

Нашел видео, раскрывающее суть технологии. Толково и без воды рассказывают о том, как развивалась технология сотовой связи. Смотрите видеоролик с описанием основ WiFi, SISO, MIMO…

Прочитал статью, здесь же на Хабре: «Глубокое погружение в принципы работы Wi-Fi 6: OFDMA и MU-MIMO».

Еще одна особенность усилителя – спрятанная внутри корпуса направленная антенна с коэффициентом усиления 15 dBi и технология, по которой она работает – MIMO.

Технология MIMO

MIMO – это система связи, в которой используются принципы действия двух систем связи:

1. SIMO (одна передающая и несколько приемных антенн);

2. MISO (несколько передающих и одна приемная антенна).

То есть MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output, что означает множественные входы и множественные выходы) – это система, где используются несколько передающих и несколько приемных антенн. В нашем случае создатели антенны засунули в корпус STREET 2 PRO один модем и один роутер. Но об этом дальше.

Таким образом, система MIMO работает с пространственным разнесением на приеме и передаче. Технология используется для беспроводных сетей Wi-Fi, работает в 3G/LTE, (кто не знает, LTE – один из первых стандартов 4G).

Система увеличивает пропускную способность и позволяет эффективно использовать частотную полосу. Пропускная способность канала MIMO определяет возможную скорость передачи информации, приведенную к единице полосы канала. Увеличивается количество передаваемых данных, а соответственно, и скорость. Это означает, что антенна позволяет ловить как 3G, так и LTE-сигнал на большом удалении от базовых станций.

Читайте также  4g lte что это такое в телефоне?

Технология появилась благодаря протоколу 802.11n. Прежний протокол 802.11abg, по которому работала связь, основанная на технологии SISO, уже не устраивала привередливого пользователя.

Принцип работы антенны

MiMO означает использование сразу нескольких передатчиков и приемников. Это два сигнала: один вертикально поляризован (3G, GSM, LTE), другой – горизонтально (LTE).

Это основные элементы антенны. Если сравнить антенные элементы телефона и усилителя, то в мобильном телефоне элементы со спичечную головку. В усилителе квадрат разбросан на 40 см.

Внутренняя начинка антенны Street 2 PRO на печатных платах. Одни дипольные отражатели горизонтально поляризованые, другие – вертикально поляризованные. Четыре полуволновых диполя составляют антенную решетку. От них идут пигтейлы в модем, на переходник, модемные входы

Встроенная в усилитель антенна работает по принципу роутера, который имеет несколько антенн и поддерживает стандарты 2,4 ГГц.

Немного теории на схеме: составляющие умной антенны

Перейдем к самой антенне и технологии MiMO.

Это усилитель сотовой связи, который работает в режиме 4G. Сейчас я говорю об усилителе интернет-сигнала STREET 2 PRO. Производитель – Россия, компания YS-system. Как утверждает производитель, усилитель предназначен для подключения к сети Интернет там, где полностью или частично отсутствует покрытие сети мобильного провайдера.

Она отличается от более дорогого варианта направленным действием до 15-17 км.

Второй вариант – STREET ULTRA PRO. Она всенаправленная, ее отличие в радиусе действия, то есть она собирает весь шум. Кстати, в городских условиях ULTRA только ухудшает сигнал. В условиях города более полезна точка доступа или комплект антенн для усиления связи. STREET ULTRA PRO хорошо работает на открытой местности, например, в низине, в тайге, то есть везде, где нет городских помех.

Оба варианта используют модем Huawei в связке с роутером Mikrotik. Насколько я узнал, производители работают над платами российского производителя. Отличие антенн – в размере корпуса. От корпуса зависит размер антенных элементов, которые находятся внутри и обеспечивают обход препятствий, устраняют зависание сигнала и прочее.

Теперь о конструкции усилителя

На YouTube у производителя есть свой канал. Одна из главных фишек антенны, важных для пользователя, в том, что для ее подключения не нужно разбирать корпус, он полностью герметичен. Присоединяется очень просто. Провод вставляется в специальный плотный зажим, зажим – в разъем, который встроен в усилитель, для герметичности закручиваем заглушку. Провод служит как для интернета, так и для питания. Рядом с кабельным разъемом – гнездо для симки. Она может быть любого оператора.

Теперь о том, что внутри, и за счет чего антенна работает на большие расстояния

По утверждению производителя, антенна расширяет зону действия базовых операторов связи, повышает качество и стабильность соединений в условиях затрудненного приема сигнала связи.

Устройство может устанавливаться на удалении от базовой станции оператора – минимум 15 км. Скорость передачи данных при этом достигает 150 Мбит/с. Усилитель работает с любыми операторами связи. Но не это главное. Хочу разобраться с устройством и подвести некоторую базу под утверждения производителя, за счет чего антенна обеспечивает скорость передачи, ведь, по сути, это прерогатива оператора связи.

Технические характеристики STREET 2 PRO:

сеть: GSM (850/900/1800/1900 МГц), UMTS (Band 900/2100 МГц), FDD-LTE (Band 1, 3, 7, 8, 20), TDD-LTE (Band 38, 40

Антенна GSM своими руками

Стандарт GSM придуман Европой в 1982 году, наравне с несколькими, касающимися связи посредством радиотелефонов. Направление антенн было проблемным, передатчики находились близ головы человека. Вред заметили быстро, широко известно: работники предприятий, задействованные связью, получают надбавки заработной платы. Недолго думая, комитет по стандарту ввел новый вид модуляции, позволяющий понизить мощности. Антенны сперва изготавливали выдвижными, позже приобрели вид пеньков, выступавших из корпуса аппарата. Начинка стремительно уменьшалась в размерах вместе с блоками питания, направление малогабаритных антенн гигагерцового диапазона относительно молодое. Первые наработки касаются 50-х годов прошлого века. Антенна GSM своими руками: как сделать, где установить. Поговорим подробнее.

Развитие стандарта GSM, антенн GSM

Потрудившиеся заглянуть внутрь мобильного телефона, другого гаджета, бессильны увидеть конструкции, напоминающие привычную глазу антенну. Продуманный производитель конструирует, больше руководствуясь опытными соображениями, стройной теории лишены. Нет смысла думать, что обзором будут вскрыты корпоративные секреты компании. Начиная 3G, стандарты цифровые, постоянно идет борьба, чтобы вместить побольше информации, задействовав поменьше ресурсов. Упоминали вред, внутри сотового телефона излучатель расположен в области задней стенки, от пользователя отделен экраном-землей. Микрополосковая технология известна давно. Книга 80-х годов Веселова описывает третьей частью концепцию.

Эффективность антенны GSM в сотовом телефоне

Эффективность антенны GSM сотового телефона низкая, достигает 40%. Обычные телевизионные иногда зашкаливают за 90. Однако людям безразлично, здоровью вред минимальный. Каждый болотный кулик нахваливает сотовый, отлично слышит собеседника, при обрыве связи у оппонента исчезает звук… Значит, сотовый плохой. Диаграмма направленности GSM антенны сотового телефона однобокая — не светит в сторону говорящего — сильно искажается. Пользователь рукой меняет расстановку сил, чего говорить о препятствиях! Антенна GSM своими руками изготавливается для улучшения приема стационарными объектами. Мобильность ограничивается применением автомастерскими.

GSM антенны передающих станций прекрасно обустроены, отлично излучают. Слышим собеседника (если не совершает резких передвижений), оппонент будет терять пакеты, на пробежке, в транспорте. Телефон принимает на пятерочку, передает гораздо хуже. Входящие пакеты с голосом оппонента исправно приходят, исходящие дают сбои.

Теперь читатели знают: самостоятельно сделать GSM антенну на микрополосках в домашних условиях не представляется возможным. Именитые фирмы бьются, решая проблему. На сборку, проектировку функционала времени уходит минимум, производство дешевое. Компоновка внутренностей (антенну нелегко уместить на скромном пространстве) много сложнее.

На территории РФ ходят следующие стандарты:

  1. GSM 900: частота передачи 890 – 915 МГц, частота приема 935 – 960 МГц.
  2. GSM 1800: частота передачи 1710 – 1785 МГц, частота приема 1805 – 1880 МГц.

Микрополосковая антенна состоит из излучателя, диэлектрической подложки, проводящего экрана. С ростом толщины излучателя повышается рабочий диапазон, десятая часть длины волны. Толщина диэлектрика меньше указанной величины. Рассказываем неспроста. В диапазоне Wi-Fi микрополоски объединяются решетками, запечатываются пластиковым корпусом, снабжаются единым экраном, действуют единой командой, позволяя получить хорошее усиление, следовательно, ловить более удаленный сигнал. Вышки неподвижные, находятся в прямой видимости. Если справедливо сказанное конкретной ситуации – решение пригодное.

GSM антенна на 2,4 ГГц

Приводим рисунок (сайта http://www.carookee.net/) антенны 2,4 ГГц. Чтобы начала работать на частоте 1800 МГц, необходимо размеры увеличить пропорционально в отношении 4 к 3. Обратите внимание, касается всех линий, включая соединительные. Попробуйте вначале функционирование одного квадратика до низведения платы гетинакса в жертву нуждам мобильной связи. Масштаб портала ошибочен – смотрите рисунок, снабженный размерами, стрелками показаны. Изображение взято с сайта http://www.zero13wireless.net/. Цифры указаны в миллиметрах. Пропорционально снимите чертеж номер один, определите размеры. Площадки квадратные, если искажены, исправьте графическим редактором, подойдет даже Paint, входящий по-умолчанию в состав Windows.

Размеры для антенны

Для других частот, смело экстраполируйте чертеж на все случаи жизни пропорционально отношению длин волн. Делите 2400 МГц на стандартный GSM-диапазон. Выше брали отношение 2400/1800. Действуя таким образом, читатели выберут нужное устройство GSM антенны. Содержащая квадраты 4х4 дает меньшее усиление (усиление сигнала GSM антенны), проще наводится. Прием размытый, непонятно, откуда приходит сигнал, конструкция к месту. В случае далекой вышки, отчетливо видимой на горизонте, уместными станут 9 квадратов. Учтите, фидер до телефона (другого приемного устройства) не должен быть длинным, сигнал затухнет по пути сюда, в кабеле. Хочется поместить устройство на крыше… соберите усилитель на микрополосках, купите готовый в магазине для нужной частоты. Нужную цифру узнавайте у сотового оператора. Создана государственная служба по частотам, испросите чиновников пообщаться с частниками.

Изготовление GSM антенны

Большинство читателей уловило, как самодельная GSM антенна может быть изготовлена. Поделка потребует платы гетинакса подходящего размера двухстороннего фольгирования. Медь нанесена с одного бока – необходимо будет добавить конструкции рефлектор из листа стали, другого металла, площадью превышающего излучатель. Затем медь расчерчивается будущим контуром антенны. Делают тщательнее, используя линейку и уголок. Затем:

Плата под антенну

  • Площадь под антенну покрывается лаком, подойдет женский для ногтей. Состав не должен попасть на поверхность в других местах, на стыки, можно закрасить крупные островки, затем отдерете ножиком (для увеличения скорости обработки).
  • Травление плат ведется медным купоросом. Фольгирование двухстороннее – тыл полностью закрашивается лаком. В противном случае экран не будет растворен! Просто травление не закончится за мыслимый срок. Медного купороса недостаточно. Вторая сторона не нужна – отдирают ножиком. Для сохранения экрана нужно покрасить лаком.
  • Травление ведется, пока смоются ненужные участки меди, готовая GSM антенна промывается водой, сушится, ножиком зачищаются проблемные места.
  • Изделие помещается внутрь герметичного пластикового корпуса, подходящего размерами на стойках, не затрагивающих металлическую часть. Экран нужно заземлить. Попробуйте посадить на оплетку коаксиального кабеля. Напоминаем: для WiFi используется провод волновым сопротивлением 50 Ом. Сколько взять для сотовой связи: 50 смотрится уместно потому, что телевидение 900 МГц заканчивается.

Разновидности GSM антенн

Много писали об антеннах для WiFi, читатели догадались: диапазоны очень похожи… просто берите чертежи, переносите на другие частоты, везде указаны размеры применительно к длине волны. Транспонируйте эскизы пропорционально. Порядок действий указан выше. В сети легко найти так называемую антенну Харченко (биквадрат), представляющую собой пару рамок с одной общей точкой. Приводили более продвинутые варианты решения, отличающиеся большим усилением.

У читателей появится выбор того, какая выносная GSM антенна будет изготовлена. Биквадратная конструкция Харченко выполняется радиолюбителями из полосок шириной 10 мм, стороной квадрата по центру 80 мм. Не проверяли размеры, габариты определены длиной волны, используемой стандартом GSM. Для 900, 1800 МГц разница составит два раза. Скрупулезно проверяйте размеры чертежей. Рамка должна быть пропорциональна четверти длины волны. Формула известна из курса физики, приводить четыре рисунка, отличающихся мелкими деталями, нет смысла. Нужно понять: внешняя GSM антенна сходна строением с WiFi, полагаем, любую из раздела можно перенести сюда. Разница ограничена частотой, модуляцией. Первая не влияет на прием, вторая определяет размеры GSM антенны.

При использовании удлинителя старайтесь разместить усилитель поближе к точке монтажа. Шумы провода сильно снижают чувствительность устройства.

  • alt=»Антенна для модема своими руками» width=»120″ height=»120″ />Антенна для модема своими руками
  • alt=»Антенна Харченко своими руками» width=»120″ height=»120″ />Антенна Харченко своими руками
  • alt=»Антенна для дачи своими руками» width=»120″ height=»120″ />Антенна для дачи своими руками
  • alt=»Цифровая антенна своими руками» width=»120″ height=»120″ />Цифровая антенна своими руками
Читайте также  Как сделать антенну для сотового телефона?

kak_eto_sdelano

Как это сделано, как это работает, как это устроено

Самое познавательное сообщество Живого Журнала

Сотовая связь с недавних пор так прочно вошла в нашу повседневную жизнь, что трудно представить современное общество без нее. Как и многие другие великие изобретения мобильный телефон сильно повлиял на нашу жизнь, и на многие ее сферы. Трудно сказать каким было бы будущее, если бы не этот удобный вид связи. Наверняка таким же, как и в фильме "Назад в Будущее-2", где есть летающие авто, ховерборды, и многое другое, но нет сотовой связи!

Но сегодня в специальном репортаже для kak_eto_sdelano будет рассказ не о будущем, а о том, как устроена и работает современная сотовая связь.

Для того, чтобы узнать о работе современной сотовой связи в формате 3G/4G, я напросился в гости к новому федеральному оператору Tele2 и провел целый день с их инженерами, которые объяснили мне все тонкости передач данных через наши мобильные телефоны.

Но расскажу вначале немного об истории возникновения сотовой связи.

Принципы работы беспрводной связи были опробованы почти 70 лет назад — первый общественный подвижный радиотелефон появился в 1946 г. в Сент-Луисе, США. В Советском союзе опытный образец мобильного радиотелефона был создан в 1957 году, потом ученые других стран создавали подобные устройства с различными характеристиками, и только в 70-х годах прошлого века в Америке были определены современные принципы работы сотовой связи, после чего и началось ее развитие.

Мартин Купер — изобретатель прототипа портативного сотового телефона Motorola DynaTAC весом в 1,15 кг и размерами 22,5х12,5х3,75 см

Если в западных странах к середине 90-х годов прошлого века сотовая связь была распространена повсеместно и ей пользовалась большая часть населения, то в России она только начала появляться, и стала доступной для всех чуть более 10 лет назад.

Громоздкие кирпичеобразные мобильники работавшие в форматах первого и второго поколений ушли в историю, уступив место смартфонам с 3G и 4G, лучшей голосовой связью и высокой скоростью интернета.

Почему связь называется сотовой? Потому что территория, на которой обеспечивается связь, разбивается на отдельные ячейки или соты, в центре которых располагаются базовые станции (БС). В каждой "соте" абонент получает одинаковый набор услуг в определенных территориальных границах. Это означает, что перемещаясь от одной "соты" к другой, абонент не чувствует территориальной привязанности и может свободно пользоваться услугами связи.

Очень важно, чтобы была непрерывность соединения при перемещении. Это обеспечивается благодаря так называемому хэндовер (Handover), при котором соединение установленное абонентом как бы подхватывается соседними сотами по эстафете, а абонент продолжает разговаривать или копаться в соцсетях.

Вся сеть делится на две подсистемы: подсистема базовых станций и подсистема коммутации. Схематически это выглядит так:

В середине "соты", как было сказано выше находится базовая станция, которая обычно обслуживает три "соты". Радиосигнал от базовой станции излучается через 3 секторные антенны, каждая из которых направлена на свою "соту". Бывает так, что на одну "соту" направлены сразу несколько антенн одной базовой станции. Это связано с тем, что сеть сотовой связи работает в нескольких диапазонах (900 и 1800 МГц). Кроме того, на данной базовой станции может присутствовать оборудование сразу нескольких поколений связи (2G и 3G).

Но на вышках БС Tele2 стоит оборудование только третьего и четвертого поколения — 3G/4G, так как компания решила отказаться от старых форматов в пользу новых, которые помогают избегать обрывов голосовой связи и обеспечивают более стабильный интернет. Завсегдатаи соцсетей поддержат меня в том, что в наше время скорость интернета очень важна, 100-200 кб/с уже не достаточно, как это было пару-тройку лет назад.

Наболее привычным местом размещения БС является башня или мачта, построенная специально для нее. Наверняка вы могли видеть красно-белые вышки БС где-то в отдаленности от жилых домов (в поле, на холме), или там, где поблизости нет высоких зданий. Как вот эта, которая видна из моего окна.

Однако, в условиях городской местности трудно найти место под размещение массивного сооружения. Поэтому в крупных городах базовые станции размещаются на зданиях. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 км.

Это антенны, само оборудование БС находится на чердаке, или в контейнере на крыше, которое представляет из себя пару железных шкафов.

Некоторые базовые станции расположены там, где вы даже не догадаетесь. Как например на крыше этой парковки.

Антенна БС состоит из нескольких секторов, каждый из которых принимает/отправляет сигнал в свою сторону. Если вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, то круглая соединяет БС с контроллером.

В зависимости от характеристик, каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно. БС может состоять из 6 секторов, и обслуживать до 432 звонков, однако обычно на станциях устанавливают меньше передатчиков и секторов. Сотовые операторы, такие как Tele2, предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Как мне сказали, здесь используется самое современное оборудование: базовые станции Ericsson, транспортная сеть — Alcatel Lucent.

От подсистемы базовых станций сигнал передается в сторону подсистемы коммутации, где и происходит установление соединения с нужным абоненту направлением. В подсистеме коммутации есть ряд баз данных, в которых хранятся сведения об абонентах. Кроме того эта подсистема отвечает за безопасность. Если сказать проще, то коммутатор выполн яет те же функции, что и девушки операторы, которые раньше руками соединяли вас с абонентом, только сейчас все это происходит автоматически.

Оборудование для этой базовой станции спрятано в этом железном шкафу.

Кроме обычных вышек есть также и мобильные варианты базовых станций, размещенные на грузовиках. Их очень удобно использовать во время стихийных бедствий или в местах массового скопления людей (футбольные стадионы, центральные площади) на время праздников, концертов и различных мероприятий. Но, к сожалению, из-за проблем в законодательстве широкого применения они пока не нашли.

Для обеспечения оптимального покрытия радиосигналом на уровне земли, базовые станции проектируются специальным образом, потому несмотря на дальность в 35 км. сигнал не распространяется на высоту полета самолетов. Однако некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих бортах небольшие базовые станции, обеспечивающие сотовую связь внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах.

Также я заглянул в офис Tele2, чтобы увидеть как специалисты контролируют качество сотовой связи. Если несколько лет назад такая комната была бы увешана до потолка мониторами показывающими данные сети (загруженность, аварии сети, и т.п.) то со временем надобность в таком количестве мониторов отпала.

Технологии со временем сильно развились и достаточно вот такой небольшой комнаты с несколькими специалистами, чтобы наблюдать за работой всей сети в Москве.

Немного видов из офиса Tele2.

На совещании сотрудников компании обсуждаются планы по захвату столицы) С начала стройки до сегодняшнего дня Tele2 успел покрыть своей сетью всю Москву, и постепенно завоевывает Подмосковье, запуская более 100 базовых станций еженедельно. Так как я живу теперь в области, мне очень важно. чтобы эта сеть как можно быстрее пришла в мой городок.

В планах компании на 2016 г. обеспечение высокоскоростной связи в метро на всех станциях, на начало 2016 связь Tele2 присутствует на 11 станциях: связь стандарта 3G/4G на метро «Борисово», «Деловой центр», «Котельники», «Лермонтовский проспект», «Тропарево», «Шипиловская», «Зябликово», 3G: «Белорусская» (Кольцевая), «Спартак», «Пятницкое шоссе», «Жулебино».

Как я говорил выше, Tele2 отказалась от формата GSM в пользу стандартов третьего и четвертого поколения — 3G/4G. Это позволяет устанавливать базовые станции 3G/4G с большей частотой (например, внутри МКАД БС стоят на расстоянии около 500 метров друг от друга), чтобы обеспечивать более стабильную связь и высокую скорость мобильного интернета, чего не было в сетях предыдущих форматов.

Из офиса компании я в компании инженеров Никифора и Владимира отправляюсь на одну из точек, где им нужно замерить скорость связи. Никифор стоит напротив одной из мачт, на которой установлено оборудование для обеспечения связи. Если приглядитесь, то заметите чуть далее слева еще одну такую мачту, с оборудованием других сотовых операторов.

Как это ни странно, но сотовые операторы часто разрешают своим конкурентам использовать свои башенные сооружения для размещения антенн (естественно на взаимовыгодных условиях). Это вызвано тем, что строительство башни или мачты — дорогое удовольствие, и такой обмен позволяет сэкономить немало средств!

Пока мы замеряли скорость связи, Никифора несколько раз прохожие бабушки и дядьки спросили не шпион ли он)) "Да, глушим радио "Свобода"!).

Оборудование на самом деле выглядит необычно, по его виду можно предположить все что угодно.

У специалистов компании немало работы, если учесть, что в Москве и области у компании более 7тыс. базовых станций: из них порядка 5тыс. 3G и около 2тыс. базовых станций LTE, а за последнее время количество БС увеличилось еще примерно на тысячу.
Всего за три месяца в Подмосковье было выведено в эфир 55% от общего количества новых базовых станций оператора в регионе. В настоящий момент компания обеспечивает качественное покрытие территории, на которой проживает более 90% населения Москвы и Московской области.
Кстати, в декабре сеть 3G Tele2 была признана лучшей по качеству среди всех столичных операторов.

Но я решил лично проверить насколько хороша связь у Tele2, потому приобрел симку в ближайшем ко мне торговом центре на м.Войковская, с самым простым тарифом "Очень черный" за 299 р (400 смс/минут и 4 ГБ). Кстати, у меня был подобный билайновский тариф, который на 100 рублей дороже.

Проверил скорость не отходя далеко от кассы. Прием — 6.13 Mbps, передача — 2.57 Mbps. Учитывая, что я стою в центре торгового центра это неплохой результат, связь Tele2 хорошо проникает сквозь стены большого ТЦ.

Читайте также  Как подключить навигатор в телефоне?

На м.Третьяковская. Прием сигнала — 5.82 Mbps, передача — 3.22 Mbps.

И на м.Красногвардейская. Прием — 6.22 Mbps, передача — 3.77 Mbps. Замерил у выхода из метро. Если принять во внимание, что это окраина Москвы, очень даже прилично. Считаю, что вполне приемлемая связь, уверенно можно сказать, что стабильная, если учитывать, что Tele2 появилась в Москве всего пару месяцев назад.

В столице стабильная связь Tele2 есть, это хорошо. Очень надеюсь, что они побыстрее придут в область и я смогу в полной мере пользоваться их связью.

Теперь и вы знаете как работает сотовая связь!

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите пишите мне — Аслан (shauey@yandex.ru) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://ikaketosdelano.ru

Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.

Внешняя антенна для мобильника

Одним из эффективных путей реализации антенны вертикаль¬ной поляризации с высокой направленностью состоит в том, чтобы нормировать линейную антенную решетку, в которой комбинируется несколько синфазных коллинеарных излучающих элементов. На рис. 3.1.1. изображены типичные конструкции коллинеарных антенн с гра¬фическими пояснениями принципов их работы.

Рис.3.1.1. Конструкции коллинеарных антенн.

В антенне на рис.3.1.1,а между полуволновыми излучающими элементами для обеспечения синфазного питания включены катушки индуктивности. Этот тип антенны называется нагруженной антенной и часто используется как автомобильная антенна.
Антенны, показанные на рис.3.1.1,б, в обычно известны как ко¬аксиальные коллинеарные антенны. Эти антенны используются как автомобильные антенны, так и антенны базовых станций. Синфазность питания антенн, показанных на рис.3.1.1,б и в, зависит от длины излучающих элементов и расстояния между ними, поэтому эти антен¬ны узкополосные.
рисунки перешлю уесли напишите на racer6353@yandex.ru т.к не знаю как их суда разместить.

алексей6353
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от алексей6353

Принципы построения коллинеарных антенн базовых станций

Одним из эффективных путей реализации антенны вертикаль¬ной поляризации с высокой направленностью состоит в том, чтобы нормировать линейную антенную решетку, в которой комбинируется несколько синфазных коллинеарных излучающих элементов. На рис. 3.1.1. изображены типичные конструкции коллинеарных антенн с гра¬фическими пояснениями принципов их работы.

Рис.3.1.1. Конструкции коллинеарных антенн.

В антенне на рис.3.1.1,а между полуволновыми излучающими элементами для обеспечения синфазного питания включены катушки индуктивности. Этот тип антенны называется нагруженной антенной и часто используется как автомобильная антенна.
Антенны, показанные на рис.3.1.1,б, в обычно известны как ко¬аксиальные коллинеарные антенны. Эти антенны используются как автомобильные антенны, так и антенны базовых станций. Синфазность питания антенн, показанных на рис.3.1.1,б и в, зависит от длины излучающих элементов и расстояния между ними, поэтому эти антен¬ны узкополосные.
рисунки перешлю уесли напишите на racer6353@yandex.ru т.к не знаю как их суда разместить.

. Коллинеарная антенна из двух активных шунтовых вибраторов

Известен вертикальный вибратор, содержащий идентичные верхнее и нижнее плечи, установленные на металлической опоре и коаксиальный кабель, центральный проводник которого соединен с нижней частью верхнего плеча, а внешний проводник коаксиального кабеля соединен с металлической опорой.
Недостатком данного вибратора является низкий коэффициент усиления и недостаточно эффективная защита открытой части металлоконструкции от затекания тока в рабочем диапазоне частот. Этот недостаток особенно сильно проявляется при построении антенной решетки, состоящей из нескольких таких вибраторов.
Наиболее близким к изобретению является коллинеарная антенна, содержащая вертикальную цепочку из двух активных шунтовых вибраторов, закрепленных соосно на несущей металлической трубе. Каждый активный шунтовой вибратор состоит из двух идентичных плеч — верхнего и нижнего. Аналогично по конструкции элементы, так называемые пассивные вибраторы, играющие роль металлических изоляторов, секционируют трубу, устраняя ее влияние на направленные свойства антенны. Питание двух активных шунтовых вибраторов осуществляется с помощью коаксиальных кабелей, проходящих внутри несущей металлической трубы, центральные проводники которых с помощью угловых соединителей присоединены к верхним плечам активных шунтовых вибраторов, а оплетка кабелей соединена с несущей металлической трубой в точке, в которой присоединяются нижние плечи активных шунтовых вибраторов. Кабели имеют одинаковую длину и присоединяются к делителю 1×2, к которому подходит главный питающей фидер.
Недостатками данной антенны являются следующие: необходимость применения сложных и дорогих угловых переходных соединителей для присоединения вертикально проложенных внутри трубы кабелей к точкам питания вибраторов, при работе с мощностями порядка 10 КВт и более питающие кабели имеют большие размеры и обладают большой жесткостью и большим радиусом изгиба. Этот фактор, а также наличие на конце кабелей угловых переходных соединителей, имеющих значительные поперечные размеры, вызывают необходимость применения трубы большего диаметра, что резко повышает вес антенны и ее стоимость. Кроме того, питающие кабели сами имеют высокую стоимость, что дополнительно повышает стоимость антенны, для синфазного и равномерного распределения мощности между двумя точками питания в прототипе используется коаксиальный делитель мощности, что также повышает стоимость антенны и снижает надежность ее работы.
Целью изобретения является уменьшение поперечных размеров, веса и стоимости антенны при увеличении ее надежности.
Цель достигается тем, что в антенне, содержащей вертикальную цепочку из двух активных шунтовых вибраторов, закрепленных соосно на несущей металлической трубе, каждый активный шунтовой вибратор состоит из двух идентичных плеч и аналогичных по конструкции элементов, играющих роль металлических изоляторов, секционирующих несущую металлическую трубу и устраняющих ее влияние на направленные свойства антенны, распределительную систему питания, проходящую внутри несущей металлической трубы, распределительная система питания выполнена в виде коаксиального фидерного тракта, образованная проводниками, расположенными внутри несущей металлической трубы и ее внутренней поверхностью, причем нижний конец первого проводника соединен с главным питающим фидером, а его верхний конец — с точкой соединения верхнего и нижнего отрезков второго проводника, которые переходят соответственно в нижний и верхний отрезки третьего проводника, концы которых соединены с точками питания активных шунтовых вибраторов, при этом геометрические размеры коаксиального фидерного тракта и конструктивных элементов антенны определяются следующими соотношениями:
1. расстояние между точками питания активных шунтовых вибраторов L1 = (0,64 — 0,71)*L0, где L0 — средняя длина волны рабочего диапазона частот;
2. расстояние между верхними концами смежных плеч антенны L2 = (0,13 — 0,14)*L0;
3. отношение диаметра первого проводника к внутреннему диаметру несущей металлической трубы d1/D1 = 0,21 — 0,23;
4. отношение диаметра второго проводника к внутреннему диаметру несущей металлической трубы d2/D1 = 0,064 — 0,071;
5. отношение диаметра третьего проводника к внутреннему диаметру несущей металлической трубы d3/D1 = 0,13 — 0,14;
6. отношение диаметра провода, из которого изготовлены плечи активных шунтовых вибраторов антенны к наружному диаметру несущей металлической трубы d4/D2 = 0,56 — 0,63;
7. расстояние между внутренней стенкой несущей металлической трубы и третьем проводником h1 = (0,24 — 0,26) * D1;
8. расстояние между проводниками первым и третьим h2 = (0,475 — 0,525)*D1;
9. длина третьего проводника l3 = (0,225 — 0,275)*L0.
Данные соотношения позволяют обеспечить равномерность и синфазность распределения подводимой мощности между двумя точками питания активных шунтовых вибраторов антенны.
На рис 3.1.2. показан внешний вид антенны; на рис.3.1.3. — электрическая схема внутреннего фидерного тракта, который выполнен в виде коаксиального кабеля.
Коллинеарная антенна состоит из несущей металлической трубы 1, внутреннего фидерного тракта 2 (рис. 3.1.3.), ряда соосно расположенных идентично плеч 3. К первому и шестому плечу, считая от верха антенны, в точках 4 подводится питание от внутреннего фидерного тракта 2. Эти два плеча: первое и шестое, а также два смежные с ними: второе и седьмое, образуют два активных вибратора. Остальные плечи являются пассивными и работают как металлические изоляторы, секционирующие трубу 1 на отрезки и устраняющие ее влияние на направленные свойства антенны.
Внутренний фидерный тракт 2 образован первым проводником 5, соединенным с главным питающим фидером, вторым проводником 6, третьим проводником 7 и внутренней поверхностью несущей металлической трубы 1.
Данная коллинеарная антенна работает следующим образом.
Рис.3.1.2.
Подведенная мощность от главного питающего фидера подается к нижнему концу первого проводника 5 и далее через верхнее и нижнее плечи последовательно соединенных второго 6 и третьего 7 проводников — к точкам 4 питания активных шунтовых вибраторов.
Проводники 6 и 7 внутреннего фидерного тракта образуют трансформатор, согласующий комплексное сопротивление активных шунтовых вибраторов антенны в точках питания 4 в рабочей полосе частот и волновое сопротивление проводника 5, к которому подводится питание от главного питающего фидера через разъем в основании несущей металлической трубы 1 (не показан).

Рис.3.1.3.
Верхние и нижние отрезки проводников 6 и 7 имеют, несмотря на одинаковые длины и поперечные размеры, разные волновые сопротивления. Это объясняется тем, что нижние отрезки проводников 6 и 7 имеют электромагнитную связь с проводником 5, а верхние отрезки не имеют.
Входные сопротивления верхнего и нижнего активных шунтовых вибраторов, несмотря на идентичную конструкцию, также имеют разные значения. Это объясняется тем, что пассивные плечи 3 расположены по обе стороны от нижнего активного шунтового вибратора и только с одной стороны от верхнего активного шунтового вибратора.
В предлагаемой коллинеарной антенне были экспериментально подобраны оптимальные соотношения между геометрическими размерами проводников внутреннего фидерного тракта 2, диаметром проводов 8 плеч 3 и внутренним и наружным диаметром несущей металлической трубы D1 и D2.
При этих размерах обеспечивается равномерное и синфазное распределение мощности между двумя точками питания с учетом реального сопротивления верхнего и нижнего активных шунтовых вибраторов и взаимного влияния нижних отрезков проводников 6 и 7 и проводника 5, а также наилучшее согласование в рабочей полосе частот.
При этом достигается максимально возможный для данной конструкции антенны коэффициент усиления и высокий уровень согласования с главным питающим фидером, например в диапазоне 100 — 108 МГц КОВ не выше 1,15.
Данная антенна имеет ненаправленное излучение в горизонтальной плоскости и излучает поле с вертикальной поляризацией.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: