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无线电电子与电气工程百科全书 自己动手制作 GSM 天线。 无线电电子电气工程百科全书
近期，俄罗斯GSM 900网络覆盖范围明显扩大，但情况远非理想。 如果在欧洲国家几乎不存在接收不确定性的问题，那么大多数国内用户经常会遇到它 - 在乡间别墅，避暑别墅等。去钓鱼，打猎，去村庄而不失去联系是多么美妙外面的世界！ 解决这个问题的关键是外部定向或非定向天线。 诚然，购买天线是不够的 - 您需要正确安装和配置它。 熟悉无线电电子学的读者将能够独立制造和配置在 GSM 标准下运行的天线。 今天我们将讨论天线的类型以及如何安装和配置它们。 证书 简单地说，手机是一种双向无线电，以不同的频率进行广播。 GSM 900 标准共有 124 个频率。 电话和基站一样，可以在运营商确定的任何频率上运行。 基站 (BS) 在 935,2 - 959,8 MHz 的频率上发射，电话 (MS) 接收。 手机以 890,2 - 914,8 MHz 的频率发射，基站接收。 从 BS 到 MS 的信道称为下行链路，从 MS 到 BS - 上行链路。 大多数运营商使用从基站到手机的范围限制 - 35 公里，这是由于标准的特殊性。 让我们解释一下，在一个标准配置的网络中，一个频道中形成了8个时间间隔（时隙）：一个是服务，七个是会话。 在这种情况下，每个通道上的最大通信范围为 35 公里。 但是，GSM 也提供了非标准的小区配置，其中通信范围增加了 70 - 100 公里（扩展小区配置）。 不幸的是，使用这种配置，语音频道的数量减少到 2 - 3，这降低了网络的容量。 在城市和运营商附近使用这种模式是无利可图的。 这种模式有时在海岸上用于创建海岸覆盖。 因此，如果您有一部 GSM 900 电话，请不要尝试在距离最近的基站超过 35 公里的地方建立连接。 我实现的最大通信范围是 34 公里。 通讯范围 以下因素会影响无线电范围：
通常，基站的功率为 20 - 30 瓦。 天线要么是鞭状的，要么是定向的。 基站的灵敏度为-100 dB - 115 dB。 当然，用户不能改变或影响所有这些参数。 手机的输出功率为0,3 - 2 W，灵敏度为90 - 105 dB。 手机的灵敏度主要取决于用于创建低噪音输入设备的技术。 如果在可靠接收领域，模型之间的灵敏度和功率差异几乎无法察觉，那么在不确定接收领域，它可能变得至关重要。 通常，手机显示来自基站的信号电平为 1 - 2 个立方体（按比例计），但无法建立连接：功率不足。 虽然 ETSI 标准化规定了每类手机的标准输出功率，但实际值可能会略有波动。 SAGEM、阿尔卡特、摩托罗拉电子管以良好的灵敏度而著称。 而在功率方面，所有的旧手机都过得去，尤其是摩托罗拉。 所有第 2 阶段手机的功率都差不多。 至于地形，波浪在平坦的地形和河流沿岸传播得更好。 您越高（在合理范围内），信号就越好。 森林有时比城市发展更能“扑灭”海浪。 信号搜索 所以，你离开了城市，想为自己提供一个连接。 爬到屋顶、阁楼或房子附近的最高点或您需要的地方。 如果手机连接到网络，但处于极限（或不稳定），您有机会通过使用外部天线来解决问题。 如果到站的距离小于 30 公里，并且网络没有被捕获，也可以尝试使用天线。 在后一种情况下，如果实验失败，请尝试与卖家协商天线的退货事宜。 如果信号虽然很弱，但仍然被捕获，请拨打任何城市号码 - 进行检查。 如果在谈话过程中听力正常且对话者没有抱怨您的语音片段丢失，则两条线路（UL 和 DL）的能量是平衡的，您可以使用调谐到中频之间的标准天线接收和发送频率。 如果对话者不时消失，则需要“加强”从基站到手机的向下方向。 可能值得寻找灵敏度更高的手机。 但如果听不清你的声音，你应该放大从手机到基站的方向。 在这个阶段，很明显，在选择天线类型及其参数时，需要考虑运营商的数据和接收条件。 在接收不良的地区，经常会在相同频率和相邻频率的信道之间观察到干扰（干扰）。 不幸的是，分配给俄罗斯 GSM 900 运营商的频率资源是有限的，这就是为什么来自具有相同或相邻信号电平的不同基站的频率在不确定接收区域中通常是“可见的”的原因。 这样的频率会产生干扰通信的相互干扰，并且在某些信号水平上，通信变得完全不可能。 如果基站的强信号固定在手机屏幕上，无法建立连接或可以建立连接，但语音一直消失，那么你就面临着“外来者”。 “强制”手机选择不同的频率并非总是可能的，但诺基亚手机的一项特殊功能 - Netmonitor - 可以让您做到这一点。 我在别墅中遇到了类似的问题，别墅与大城市之间有一个相当开阔的空间。 电话接收到的相邻频道的电平为 70 dB、73 dB 和 72 dB，但通话质量仍有待提高。 唯一能救我的是强制选择另一个较低电平的频道 - 80 dB。 然而，在频率资源有限的情况下，即使网络的频率重新调度也并不总是有帮助。 但是，如果您的手机没有 Netmonitor，您可以使用具有良好辐射模式的外部定向天线。 剩下的只是做出正确的选择。 天线选择 如前所述，外部天线可让您增加通信范围和质量。 对于电话，主要使用外部鞭状天线和对数周期天线，以及波道天线。 我们重申，在西欧没有不确定的接收区域。 因此，实际上不生产用于 GSM 900 终端的定向天线。 如果制造商提供定向专有 GSM 900 天线，它通常设计为与运营商的中继器（中继器）一起使用。 在独联体和东欧，定向天线是手工制作的。 此外，在捷克、波兰和波罗的海国家也有小型工厂。 一个简单的汽车磁性天线的增益为 1 - 3 dB（电话秤上的 1 - 2 个立方体），一个波道 - 7 - 15 dB（取决于元件数量、制造质量和天线设置），这已经是标尺上有 2 - 3 个立方体，对数周期天线 - 7 - 12 dB。 汽车天线是垂直的 3/4、1/2 或 5/8 波长杆。 即使是一个简单的汽车天线，提高得更高，也可以纠正不确定连接的情况。 事实上，在打电话时，大约有 10-20% 的能量被用户的身体吸收，因此，通过将鞭状天线抬高，可以减少周围物体对其的影响。 我自己观察了自制的半波和垂直偶极子，提高了 5 m，解决了通信问题。 让我们解释一下这种偶极子是如何制成的。
我们从一端清洁白色电视电缆 RG6U。 我们得到中心导体和电缆编织层。 我们将一根约 8,2 厘米长（用于 900 MHz 频段）的任意厚度的铜线焊接到中心导体上，并将其垂直向上固定。 我们将另一根相同长度的电线焊接到编织层上，并将其垂直向下固定（图 1）。 我们得到类似于字母“T”的东西，放在一边。 （电视使用水平极化，而 GSM 使用垂直极化，所以只需要这样的偶极子。）我们通过适配器将电缆的另一端连接到电话。 注意不要让编织的中心线短路，否则手机可能会烧坏。 嗯，5分钟我们就造了一个原始天线，在参数上不逊于中国汽车的。 让我给你一个我生活中的故事。 去年夏天到克里米亚度假时，我发现根据承诺的运营商没有可靠的覆盖范围。 这意味着我会错过一个非常重要的电话。 在小屋的屋顶上发现了一个确定的信号，但在那里坐两个星期的前景并没有激发我的灵感。 5 分钟后，我找到了一根正确的电线（我用铝代替铜）。 又花了10分钟从邻居那里找到一条5米长的电视线。 诺基亚 7110 有一个用于外部天线的机械开关，所以我只需将电缆的中心导体直接插入电话插孔，并将电缆护套连接到电话外部插孔的金属边缘。 他加强了屋顶上的天线，10 分钟后，令家人高兴，也令邻居羡慕，他在电话中畅所欲言。 正如他们所说，回到我们的羊身上。 首先，我们将使用汽车鞭状天线（5 - 10 美元）。 这里的主要问题是不要遇到质量太差的问题。 使用 Netmonitor，检查天线要容易得多。 将汽车天线连接到电话后，信号电平应增加 1 到 3 dB（例如，从 -60 dB 到 -57 dB）。 作为最后的手段，信号应该保持不变。 如果在连接天线时，信号衰减5分贝以上，最好还是拒绝购买。 我想指出，一个好的品牌汽车天线价格在 40 美元以上。 不过，即便是在亚洲10元的产品中，有时也有好东西。 安装在你的“乡间屋”的屋顶上，一个车载天线就可以解决一个通讯问题。 如果汽车天线的增益不够，你可以求助于其他的——比如普通的定向天线——一个波道。 它看起来就像安装在房屋屋顶上的普通电视天线。 波通道可让您获得高达 7 - 15 dB 的实际增益，并具有最佳的指向性模式。 但它有一个缺点——窄带。 GSM 900 中的接收和发射频率之差为 45 MHz，整个工作范围为 890 - 960 MHz（70 MHz 带宽）。 在如此宽的范围内很难实现线性或接近线性的响应。 因此，希望根据操作者的频率和具体位置来制作波通道，并根据情况将共振转移到上升或下降方向的频率。 为了获得更大的带宽，只应使用环路振动器，将其与电缆相匹配 - 例如，与平衡环路； 您还应该将自己限制在少数元素，比如 3 - 12，因为如果它们更多，那么在没有设备的情况下很难调整天线，此外，天线的工作范围会变窄。 我不得不处理很多手工波频道。 我声明：在大多数天线中，增益小于 7 dB，有些天线在 700 - 800 MHz 频率而不是 GSM 频段有共振，驻波比大于 3（在传输过程中，这很容易损坏手机的输出阶段）。 专业制造和调谐的自制天线很少见。 现在下一个是对数周期天线（它们也可以在无线电市场上找到）。 与波道相比，它们的工作范围更广。 因此，这种天线对制造和调谐的准确性不太重要。 这里的实际增益达到 10 - 14 dB。 理论上，如有必要，您可以连接 2 个波通道，一个调谐到接收频率，另一个调谐到发射频率，但这已经是一个过于复杂的系统。 电缆和天线适配器 在 900 MHz 频段中，电缆的选择变得至关重要。 家用电视同轴电缆只能在有限的范围内使用（30 m 处衰减超过 100 dB 太高了）。 在可用的进口样品中，RG6 是一种双编织同轴电缆。 你可以在任何商店找到它。 衰减为每 20 m 24 - 100 dB（经实验测试）。 工业鞭状天线通常包括 RG59 电缆，在 28m 处衰减为 100dB。12dB 波道天线和 10m RG6U 电缆的总增益为 9,6dB，在 20m 处为 7dB。 大多数电话都有用于外部天线的连接器。 此外，每种电话都有一个所谓的天线适配器（约 5 美元），它连接到指定的连接器，是一根短电缆，在其一侧有一个特定的高频电话连接器，另一方面 - 一个标准的射频连接器。 通常，天线适配器中的衰减不超过 1 dB。 购买天线适配器时，请确保它可以正常工作。 当适配器插入手机时，手机内置的天线关闭，输出级切换到适配器。 也就是说，如果只是将适配器连接到手机上，手机秤上的信号应该会下降一点。 然后将外部天线连接到适配器，信号就会增加。 如果一切顺利，则适配器正在工作。 在地面上设置天线 因此，您购买了天线并将其连接到电缆和电话。 我们爬到一个高点，开始调整天线。 放置手机，使屏幕可见。 如前所述，在使用诺基亚设备设置天线时，最好使用 Netmonitor 功能。 在大多数其他手机中，您可以输入一个特殊代码并打开一个服务菜单，该菜单允许您按降序查看手机接收到的 6 - 8 个频率的接收级别、频率编号、到基站的距离、错误百分比频道等（有关许多服务菜单的说明，请参见 . at：3ton.com/gsm。）如果有 Netmonitor，我们将重点关注以分贝为单位的信号级别（回想一下，当级别以分贝为单位的值较低）。 如果不存在，我们将根据标准信号比例进行调整。 由于 GSM 900 基站天线是垂直极化的，因此波道应垂直放置。 对准天线时，请注意手机上显示的接收信号电平会延迟长达数秒，因此应缓慢而谨慎地旋转天线。 如果您知道到最近城市的方向，请从那里开始。 慢慢水平转动天线。 如果找到信号，您的任务是找出信号来自的最大电平方向。 如果没有信号，请慢慢水平倾斜天线，直到出现。 请记住，天线安装高度的每一米都是决定性的。 如果未找到信号，请尝试向一侧移动几米并再次查看。 也许你会走运。 在天线和电话之间使用长度超过 30 m 的电缆是不可取的：在这种情况下，几乎整个信号都在电缆中丢失。 最后，我们给出了一个自制的对数周期天线在 850 - 950 MHz 范围内的尺寸（图 2）。 尺寸取自网站 atnn.ru。 计算天线波信道的程序可以再次在：3ton.com/gsm 找到。
参数：增益 - 8,3 dB，阻抗 - 60 欧姆。
出版：cxem.net
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