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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 DIY GSM 안테나. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
최근 러시아에서 GSM 900 네트워크의 적용 범위가 크게 증가했지만 상황은 이상적이지 않습니다. 유럽 국가에서 불확실한 수신 문제가 실제로 없다면 대부분의 국내 사용자는 시골집, 여름 별장 등에서 자주 발생합니다. 그리고 연락을 잃지 않고 낚시, 사냥, 마을에 가면 얼마나 좋을까? 외부 세계! 이 문제를 해결하는 열쇠는 외부 지향성 또는 무지향성 안테나입니다. 사실, 안테나를 구입하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 올바르게 설치하고 구성해야 합니다. 무선 전자 장치에 익숙한 독자는 GSM 표준에서 작동하는 안테나를 독립적으로 제조하고 구성할 수 있습니다. 오늘 우리는 안테나의 유형과 설치 및 구성 방법에 대해 이야기할 것입니다. 증명서 간단히 말해서 휴대폰은 서로 다른 주파수로 방송하는 양방향 라디오입니다. GSM 900 표준에는 총 124개의 주파수가 있습니다. 전화기는 기지국과 마찬가지로 운영자가 결정한 모든 주파수에서 작동할 수 있습니다. 기지국(BS)은 935,2 - 959,8MHz 주파수에서 송신하고 전화(MS)는 수신합니다. 이동 전화는 890,2~914,8MHz의 주파수에서 송신하고 기지국은 수신합니다. BS에서 MS로의 채널은 다운링크, MS에서 BS로 - 업링크라고 합니다. 대부분의 사업자는 기지국에서 휴대 전화의 범위를 35km로 제한합니다. 이는 표준의 특성 때문입니다. 표준 구성 네트워크에서 8개의 시간 간격(시간 슬롯)이 하나의 주파수 채널에 형성된다고 설명하겠습니다. 하나는 서비스이고 35개는 대화형입니다. 이때 각 채널의 최대 통신거리는 70km입니다. 그러나 GSM은 통신 범위가 100~2km 증가하는 비표준 셀 구성도 제공합니다(Extended Cell 구성). 불행히도 이 구성을 사용하면 음성 채널 수가 3~XNUMX개로 줄어들어 네트워크 용량이 줄어듭니다. 도시와 운영자 근처에서이 모드를 사용하는 것은 수익성이 없습니다. 이 모드는 해안 커버리지를 만들기 위해 해안에서 때때로 사용됩니다. 따라서 GSM 900 전화기가 있는 경우 가장 가까운 기지국에서 35km 이상 떨어진 곳에서 연결을 시도하지 마십시오. 내가 달성한 최대 통신 범위는 34km입니다. 통신 범위 무선 범위에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.
일반적으로 기지국의 전력은 20~30와트입니다. 안테나는 휩 또는 지향성입니다. 기지국의 감도는 -100dB - 115dB입니다. 물론 사용자가 이러한 모든 매개변수를 변경하거나 영향을 줄 수는 없습니다. 전화의 출력 전력은 0,3 - 2W이고 감도는 90 - 105dB입니다. 전화기의 감도는 주로 저잡음 입력 장치를 만드는 데 사용되는 기술에 의해 결정됩니다. 안정적인 수신 영역에서 모델 간의 감도와 전력의 차이가 거의 감지할 수 없다면 불확실한 수신 영역에서는 중요해질 수 있습니다. 종종 핸드셋은 1 - 2 큐브(스케일 기준)의 기지국 신호 레벨을 표시하지만 연결을 설정할 수 없습니다. 전원이 충분하지 않습니다. 그리고 ETSI 표준화는 전화기의 각 등급에 대한 표준 출력 전력을 규제하지만 실제 값은 약간 변동될 수 있습니다. SAGEM, Alcatel, Motorola 튜브는 우수한 감도로 구별됩니다. 그리고 전력 측면에서 모든 구형 전화기, 특히 모토로라를 통과합니다. 모든 2단계 전화기는 거의 동일한 전력입니다. 구호는 평평한 지형과 강을 따라 파도가 더 잘 퍼집니다. 높이가 높을수록(이유 내에서) 신호가 더 좋습니다. 숲은 때때로 도시 개발보다 파도를 "진화"합니다. 신호 검색 그래서, 당신은 도시에서 나와 자신에게 연결을 제공하기를 원합니다. 지붕, 다락방, 또는 집이나 필요한 장소 근처의 가장 높은 지점으로 올라갑니다. 전화가 네트워크를 포착하지만 한계(또는 불안정)에서 외부 안테나를 사용하여 문제를 해결할 수 있는 모든 기회가 있습니다. 스테이션까지의 거리가 30km 미만이고 네트워크가 잡히지 않으면 안테나를 사용해보십시오. 후자의 경우 실험이 실패하면 안테나 반환에 대해 판매자와 협상을 시도하십시오. 신호가 매우 약하지만 여전히 잡히면 도시 번호로 전화를 걸어 확인하십시오. 대화 중에 가청이 정상이고 대담자가 연설 조각의 손실에 대해 불평하지 않으면 두 라인(UL 및 DL)의 에너지가 균형을 이루고 두 라인 사이의 중간 주파수로 조정된 표준 안테나를 사용할 수 있습니다. 주파수를 수신하고 전송합니다. 대담자가 때때로 사라지면 기지국에서 전화기로 아래쪽 방향을 "강화"해야합니다. 감도가 더 좋은 전화기를 찾는 것이 좋습니다. 하지만 잘 들리지 않는다면 휴대전화에서 베이스 스테이션까지의 방향을 증폭해야 합니다. 이미이 단계에서 안테나 유형과 매개 변수를 선택할 때 운영자의 데이터 및 수신 조건을 고려하는 것이 바람직하다는 것이 분명합니다. 수신 상태가 좋지 않은 영역에서는 동일한 주파수와 인접한 주파수의 채널 간에 간섭(간섭)이 종종 관찰됩니다. 불행히도 러시아의 GSM 900 사업자에게 할당된 주파수 자원은 제한적입니다. 따라서 신호 레벨이 같거나 이웃하는 다른 기지국의 주파수는 종종 불확실한 수신 영역에서 "가시적"으로 보입니다. 이러한 주파수는 통신을 방해하는 상호 간섭을 생성하고 특정 신호 수준에서는 통신이 완전히 불가능합니다. 기지국의 강한 신호가 전화기 화면에 고정되어 있고 연결이 설정되지 않거나 가능하지만 음성이 항상 사라지면 "낯선 사람"에 직면하게됩니다. 전화기가 다른 주파수를 선택하도록 "강제"하는 것이 항상 가능한 것은 아니지만 Nokia 전화기의 특수 기능인 Netmonitor를 사용하면 이를 수행할 수 있습니다. 대도시와 다소 열린 공간으로 분리된 다차에서도 비슷한 문제가 발생했습니다. 전화기는 70dB, 73dB 및 72dB 레벨의 인접 주파수 채널을 수신했지만 통화 품질은 아직 많이 부족했습니다. 나를 구한 유일한 방법은 80dB 낮은 수준의 다른 주파수 채널을 강제로 선택하는 것뿐이었습니다. 그러나 제한된 주파수 자원으로 네트워크의 주파수 재스케줄링이 항상 도움이 되는 것은 아닙니다. 하지만 휴대폰에 Netmonitor가 없는 경우 방사 패턴이 좋은 외부 지향성 안테나를 사용할 수 있습니다. 올바른 선택을하는 것만 남아 있습니다. 안테나 선택 이미 언급했듯이 통신 범위와 품질을 높일 수있는 것은 외부 안테나입니다. 전화기의 경우 외부 휩 안테나와 대수 주기 안테나, 파동 채널 안테나가 주로 사용됩니다. 우리는 서유럽에는 불확실한 수신 영역이 없다는 것을 반복합니다. 따라서 GSM 900 단말기용 지향성 안테나는 실제로 생산되지 않습니다. 제조업체가 지향성 독점 GSM 900 안테나를 제공하는 경우 일반적으로 운영자의 중계기(중계기)와 함께 작동하도록 설계됩니다. CIS와 동유럽에서는 지향성 안테나가 수공예 방식으로 만들어집니다. 또한 체코, 폴란드, 발트해 연안 국가에 소규모 공장이 있습니다. 간단한 자동차 자기 안테나의 이득은 1 - 3dB(전화 규모의 1 - 2 큐브), 웨이브 채널 - 7 - 15dB(요소 수, 빌드 품질 및 안테나 설정에 따라 다름)는 이미 저울에 2 - 3개의 큐브 및 로그 주기 안테나 - 7 - 12dB. 자동차 안테나는 수직 3/4, 1/2 또는 5/8 파장 극입니다. 단순한 차량용 안테나를 높이 올려도 연결이 불확실한 상황을 해결할 수 있습니다. 사실은 전화통화 시 약 10~20%의 에너지가 사용자의 몸에 흡수되기 때문에 휩 안테나를 위로 올리면 주변 물체의 영향을 줄일 수 있다는 것입니다. 나는 직접 만든 반파 및 수직 쌍극자가 5m 높이로 통신 문제를 해결하는 방법을 관찰했습니다. 이러한 쌍극자가 어떻게 만들어지는지 설명하겠습니다.
우리는 한쪽 끝에서 흰색 텔레비전 케이블 RG6U를 청소합니다. 우리는 중심 도체와 케이블 브레이드를 얻습니다. 약 8,2cm 길이의 구리 와이어(900MHz 대역용)를 중심 도체에 납땜하고 수직으로 위쪽으로 고정합니다. 같은 길이의 두 번째 와이어 조각을 브레이드에 납땜하고 수직으로 고정합니다(그림 1). 우리는 옆에 놓인 문자 "T"와 비슷한 것을 얻습니다. (텔레비전은 수평 편파를 사용하고 GSM은 수직 편파를 사용하므로 이러한 쌍극자가 필요합니다.) 우리는 어댑터를 통해 케이블의 다른 쪽 끝을 전화기에 연결합니다. 땋은 중앙선을 단락시키지 않도록 주의하세요. 그렇지 않으면 전화기가 타버릴 수 있습니다. 글쎄, 5 분 안에 우리는 중국 자동차의 매개 변수에 열등하지 않은 원시 안테나를 만들었습니다. 제 삶의 이야기를 들려드리겠습니다. 지난 여름 크리미아에서 휴가를 다녀오면서 약속한 통신사를 기준으로 믿을만한 보장이 없다는 사실을 알게 되었습니다. 이것은 내가 매우 중요한 전화를 놓칠 것이라는 것을 의미했습니다. 오두막 지붕에서 확실한 신호가 발견되었지만 5주 동안 거기에 앉아 있을 것이라는 전망은 나에게 영감을 주지 않았습니다. 10분 만에 올바른 와이어 조각을 찾았습니다(구리 대신 알루미늄을 사용했습니다). 이웃에서 5미터 길이의 텔레비전 케이블을 찾는 데 7110분이 더 걸렸습니다. Nokia 10에는 외부 안테나용 기계식 스위치가 있으므로 케이블의 중심 도체를 전화 잭에 직접 연결하고 케이블 덮개를 전화 외부 잭의 금속 테두리에 연결했습니다. 집 지붕의 안테나를 강화해 XNUMX분 만에 가족들의 기쁨과 이웃들의 부러움에 자유롭게 전화통화를 했다. 그들이 말했듯이, 우리의 양으로 돌아갑니다. 먼저 자동차 채찍 안테나($5~10)를 사용합니다. 여기서 가장 중요한 것은 너무 나쁜 품질에 빠지지 않는 것입니다. Netmonitor를 사용하면 안테나를 훨씬 쉽게 확인할 수 있습니다. 전화에 연결된 자동차 안테나로 신호 레벨은 1~3dB(예: -60dB에서 -57dB) 증가해야 합니다. 최후의 수단으로 신호는 동일하게 유지되어야 합니다. 안테나를 연결할 때 신호가 5dB 이상 감소하면 구매를 거부하는 것이 좋습니다. 나는 좋은 브랜드의 자동차 안테나가 40달러 이상이라는 점에 주목하고 싶습니다. 하지만 아시아의 10달러 제품들 중에도 가끔은 좋은 작은 것들이 있습니다. "국내 집"의 지붕에 설치된 자동차 안테나는 통신 문제를 해결할 수 있습니다. 자동차 안테나의 이득이 충분하지 않은 경우 다른 안테나(예: 일반적인 지향성 안테나)로 전환할 수 있습니다(예: 웨이브 채널). 그것은 집 지붕에 장착된 일반 텔레비전 안테나처럼 보입니다. 웨이브 채널을 사용하면 최적의 지향성 패턴으로 최대 7 - 15dB의 실제 이득을 얻을 수 있습니다. 그러나 협대역이라는 단점이 있습니다. GSM 900의 수신 및 송신 주파수의 차이는 45MHz이고 전체 작동 범위는 890~960MHz(70MHz 대역폭)입니다. 이렇게 넓은 범위에서 선형 또는 선형에 가까운 응답을 얻는 것은 어렵습니다. 따라서 작업자의 주파수와 특정 위치에 따라 파동 채널을 만들고, 상황에 따라 상승 또는 하강 방향의 주파수로 공진을 이동시키는 것이 바람직하다. 더 큰 대역폭을 위해서는 루프 바이브레이터만 사용해야 하며 케이블과 일치해야 합니다(예: 밸런싱 루프 사용). 또한 3-12와 같이 적은 수의 요소로 제한해야 합니다. 더 많은 요소가 있으면 장비 없이 안테나를 조정하기 어렵고 안테나의 작동 범위가 좁아지기 때문입니다. 나는 많은 수공예 웨이브 채널을 처리해야했습니다. 나는 대부분의 안테나에서 게인이 7dB 미만이었고 일부는 GSM 대역 대신 700 - 800MHz의 주파수에서 공진했으며 3보다 큰 정재파 비율(전송 중 전화기 출력을 쉽게 손상시킬 수 있음)을 나타냅니다. 단계). 전문적으로 제작되고 조정된 수제 안테나는 드물었습니다. 이제 다음 라인은 대수 주기 안테나입니다(이들은 라디오 시장에서도 찾을 수 있습니다). 웨이브 채널에 비해 작동 범위가 더 넓습니다. 따라서 이러한 안테나는 제조 및 튜닝의 정확도에 덜 중요합니다. 여기서 실제 이득은 10 - 14dB에 이릅니다. 이론적으로 필요한 경우 2개의 웨이브 채널을 연결할 수 있습니다. 하나는 수신 주파수에, 다른 하나는 전송 주파수에 맞춰져 있지만 이것은 이미 너무 복잡한 시스템입니다. 케이블 및 안테나 어댑터 900MHz 대역에서는 케이블 선택이 가장 중요합니다. 가정용 텔레비전 동축 케이블은 제한된 범위에서만 사용할 수 있습니다(30m에서 100dB 이상의 감쇠는 너무 높음). 사용 가능한 수입 샘플 중 RG6은 이중 편조 동축 케이블입니다. 모든 상점에서 찾을 수 있습니다. 감쇠는 20m당 24 - 100dB입니다(실험적으로 테스트됨). 산업용 휩 안테나는 일반적으로 59m에서 28dB의 감쇠를 갖는 RG100 케이블을 포함하며, 12dB 웨이브 채널 안테나와 10m의 RG6U 케이블은 9,6dB 및 20m에서 7dB의 총 이득을 제공합니다. 대부분의 전화기에는 외부 안테나용 커넥터가 있습니다. 또한 각 유형의 전화에는 소위 안테나 어댑터 (약 $ 5)가 있으며 표시된 커넥터에 연결되며 한쪽에는 특정 고주파 전화 커넥터가있는 짧은 케이블 조각입니다 , 그리고 다른 하나는 표준 RF 커넥터입니다. 일반적으로 안테나 어댑터의 감쇠는 1dB를 초과하지 않습니다. 안테나 어댑터를 구입할 때 작동하는지 확인하십시오. 어댑터가 전화기에 연결되면 전화기에 내장된 안테나가 꺼지고 출력단이 어댑터로 전환됩니다. 즉, 어댑터를 전화기에 연결하기만 하면 전화기 저울의 신호가 약간 떨어질 것입니다. 그런 다음 외부 안테나를 어댑터에 연결하면 신호가 증가합니다. 모든 것이 그런 식으로 진행되면 어댑터가 작동하는 것입니다. 지상에 안테나 설치 그래서 안테나를 사서 케이블과 전화기에 연결했습니다. 우리는 높은 지점에 올라 안테나 튜닝을 진행했습니다. 화면이 보이도록 전화기를 배치합니다. 이미 언급했듯이 Nokia 장치로 안테나를 설정할 때 Netmonitor 기능을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 대부분의 다른 전화기에서는 특수 코드를 입력하고 전화기가 수신한 6~8개 주파수의 수신 수준을 내림차순으로 볼 수 있는 서비스 메뉴를 열 수 있습니다. 주파수 번호, 기지국까지의 거리, 오류 비율 채널 등 (많은 서비스 메뉴에 대한 설명은 . at: 3ton.com/gsm 참조) Netmonitor가 있는 경우 데시벨 단위의 신호 레벨에 중점을 둘 것입니다. 데시벨 값이 더 낮음). 없는 경우 표준 신호 스케일에 따라 조정합니다. GSM 900 기지국 안테나는 수직으로 편파되어 있으므로 웨이브 채널은 수직으로 배치해야 합니다. 안테나를 정렬할 때 전화기에 표시되는 수신 신호 레벨은 최대 몇 초의 지연으로 변경되므로 안테나를 천천히 개별적으로 회전해야 합니다. 가장 가까운 도시로 가는 방향을 안다면 그곳에서 출발하세요. 안테나를 천천히 수평으로 돌립니다. 신호가 발견되면 최대 레벨에서 신호가 오는 방향을 찾는 것이 임무입니다. 신호가 없으면 안테나가 나타날 때까지 천천히 수평으로 기울입니다. 안테나 설치 높이의 모든 미터가 결정적일 수 있음을 기억하십시오. 신호가 발견되지 않으면 몇 미터를 옆으로 이동하고 다시 살펴보십시오. 어쩌면 당신은 운이 좋을 것입니다. 안테나와 전화기 사이에 길이가 30m 이상인 케이블을 사용하는 것은 바람직하지 않습니다. 이 경우 케이블에서 거의 전체 신호가 손실됩니다. 마지막으로 850 - 950MHz 범위에 대한 자체 제작 로그 주기 안테나의 치수를 제공합니다(그림 2). 치수는 atnn.ru 사이트에서 가져옵니다. 안테나-파장 채널을 계산하는 프로그램은 3ton.com/gsm에서 다시 찾을 수 있습니다.
매개변수: 이득 - 8,3dB, 임피던스 - 60옴.
간행물: cxem.net
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