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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Antenas externas de celular. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / A telefonia móvel Cada telefone celular possui uma antena interna de pequeno porte. Às vezes, ela se projeta do corpo do “telefone celular” como um pequeno pino ou “crescimento”. Na maioria dos casos, a antena padrão fornece comunicação estável. Mas há situações em que você precisa extrair todo o possível do seu telefone. Afinal, mesmo na área de serviço de quase todas as estações base existem áreas com cobertura não garantida, ou seja, “zonas mortas”, onde para perder ou restaurar a comunicação basta dar 2 a 3 passos para o lado. Para garantir uma comunicação de alta qualidade nesses locais, a antena interna precisa de alguma ajuda: uma antena de reposição adicional. Existem vários casos em que é aconselhável usar antenas externas adicionais: digite="disco">Uma antena adicional é especialmente necessária para um telefone de carro, já que o corpo metálico é uma tela que impede a passagem de sinais de rádio. Recebendo um sinal insuficientemente forte, o dispositivo recebe um comando da estação base para aumentar a potência de saída, portanto, o nível de radiação aumenta e o consumo de energia aumenta. Além disso, dentro do carro, a radiação da própria antena do telefone é refletida muitas vezes, fazendo com que todos os passageiros fiquem sentados dentro de um circuito fechado com radiação interna, como comida no forno de micro-ondas. Outro ponto a ser observado é que o sinal de rádio emitido pelo seu celular pode interferir no funcionamento de alguns aparelhos eletrônicos do seu veículo. Uma antena externa de carro não só ajuda a evitar os problemas acima, mas também melhora a qualidade da comunicação. Isto é conseguido principalmente estendendo o sinal para fora do veículo e redistribuição mais eficiente do padrão de radiação da antena. Como posicionar corretamente a antena de um carro? A regra é que a antena vertical (chicote) deve estar localizada sobre o máximo de superfície metálica possível. Deste ponto de vista, o meio do teto do carro é o melhor local para instalar uma antena vertical. Além do teto, os para-lamas traseiros ou dianteiros também são adequados para a instalação dessa antena. Mas um pára-choque de metal está longe de ser o local ideal. Dentre a grande variedade de designs, merecem destaque as chamadas “antenas chicote embutidas”. Sua principal vantagem é o contato direto com a carroceria (“solo”) do carro, o que tem efeito positivo nas características de desempenho e, em última análise, na qualidade da comunicação. Para instalar uma antena embutida, você precisa perfurar o teto do carro, isolar bem o local de instalação da antena da umidade e fixar cuidadosamente o cabo de conexão para que não bata na parte interna da pele. As antenas de base magnética (Fig. 1), devido à sua capacidade de fabricação e facilidade de instalação, são extremamente populares entre os motoristas. É claro que, se necessário, essa antena pode ser facilmente removida para dentro da cabine, e o ímã não permitirá que ela caia, mesmo em altas velocidades. Mas você tem que pagar algo por conveniência, e o preço é um desempenho um pouco pior.
Ao escolher uma antena “magnética”, deve-se levar em consideração que alterar o comprimento do cabo e instalá-lo sem junta de borracha entre o ímã e o corpo afeta negativamente as características de desempenho da antena. Existem antenas "bicomponentes", que consistem em duas partes. A parte da base com o cabo que leva ao telefone é montada no vidro dentro da cabine, e a outra parte é montada na parte externa, em frente a ela. O acoplamento capacitivo é fornecido entre eles. Infelizmente, esta não é a forma mais eficiente de transmitir um sinal, pois ao passar pelo vidro ele fica enfraquecido. Além disso, é indesejável instalar tal antena perto de vários revestimentos metálicos, por exemplo, tingimento ou tiras de aquecimento em vidro. Existem também antenas adesivas no mercado. São feitos em forma de fita ou caixinha (Fig. 2) e colados no interior do vidro.
O cabo geralmente é incluído com a antena, pois a conexão com a antena é permanente. O comprimento original do cabo costuma ser de 3 m, caso seja cortado na instalação da antena é necessário instalar um conector na extremidade. Esta operação deve ser feita com muito cuidado. Um conector instalado incorretamente ou mau contato pode atrapalhar a operação de todo o sistema. Muitos modelos de telefones celulares possuem um conector para conectar uma antena externa. Então o cabo está conectado a ele. Quando o conector é conectado ao telefone, o caminho da antena muda automaticamente para uma antena externa. Se tiver dificuldades em “conseguir” os conectores necessários, você pode usar adaptadores de antena disponíveis no mercado. São um pequeno pedaço de cabo, de um lado do qual há um conector telefônico de alta frequência e, do outro, um conector de cabo padrão de alta frequência (Fig. 3). Normalmente, a atenuação no adaptador de antena não excede 1 dB.
Alguns modelos de telefone não possuem um soquete especial para substituição de antena. Eles podem ser conectados através de um viva-voz. O cabo da antena é conectado ao dispositivo de comunicação e o telefone é inserido na tomada deste dispositivo. Em princípio, você pode desconectar a antena padrão do telefone e conectar um cabo de antena externo. mas isso. Claro que é inconveniente. Na comunicação a partir de objetos fixos (apartamentos, escritórios, chalés), em caso de recepção incerta, é aconselhável utilizar antenas direcionais externas. Claro que neste caso o telefone fica menos “móvel”, pois está conectado a um cabo de antena, mas a qualidade da comunicação em muitos casos torna-se muito boa. Os principais tipos de antenas direcionais são antenas de canal de onda e antenas periódicas de registro. Os primeiros são os mais populares. Possuem grande ganho e são fáceis de fabricar. As antenas log-periódicas são mais complexas e caras, mas possuem uma banda de frequência maior e não requerem sintonia adicional. A antena “canal de ondas” (Fig. 4) é semelhante à antena de televisão de mesmo nome. É composto por uma série de elementos localizados no mesmo plano: um vibrador ativo de meia onda (linear ou loop), ao qual está conectado um cabo redutor, um refletor e diretores (vibradores passivos). O comprimento do refletor e sua distância ao vibrador ativo são selecionados de tal forma que o refletor enfraquece a radiação do vibrador ativo na direção oposta e a aumenta na direção direta, ou seja, o refletor é uma espécie de refletor que garante a formação de uma característica de radiação (recepção) unidirecional. Freqüentemente, um sistema de vibradores ou uma grade é usado como refletor. A amplificação da radiação na direção direta é facilitada por diretores, que são excitados, como o refletor, sob a influência da radiação de um vibrador ativo.
As vantagens da antena de canal de ondas incluem um ganho relativamente alto com um design simples; as desvantagens são a dificuldade de sintonia quando o número de diretores é superior a três. As antenas, mesmo montadas de acordo com o mesmo desenho, acabam sendo sintonizadas de forma diferente . O ganho real de tal antena é geralmente inferior ao indicado (em média 3...4 dB). Além disso, a largura de banda estreita leva a uma diminuição acentuada no ganho nos sistemas de comunicação que usam frequências duplex com grande espaçamento. Por exemplo, o padrão DAMPS usa frequências 824...840 MHz e 869..894 MHz, portanto, o uso de uma antena de “canal de onda” sintonizada no meio desta faixa leva a uma deterioração notável no desempenho da antena no bordas da faixa (ou seja, nas frequências operacionais).O mesmo se aplica aos padrões populares GSM-900, GSM-1800. O programa para calcular a antena do canal de onda pode ser encontrado no site 3ton.com/gsm. Antenas log-periódicas são um dos tipos de antenas com padrão de radiação constante e ganho constante em uma ampla faixa de frequência. Uma antena log-periódica é formada por uma linha coletora em forma de dois tubos localizados em paralelo, aos quais são fixados vibradores alternadamente (um após o outro). Tal antena proporciona boa coordenação com o alimentador em toda a faixa de frequência. A faixa de frequência de operação “de baixo” depende dos tamanhos dos vibradores mais longos, e “de cima” - dos tamanhos dos mais curtos. O ganho da antena é determinado pelo número de vibradores, cada um deles ativo. Conseqüentemente, definindo a banda de frequência (tamanhos dos vibradores máximo e mínimo), você pode obter um ganho bastante alto em toda a faixa, aumentando o número de vibradores. Antenas log-periódicas funcionam bem em sistemas de comunicação de banda larga, mas têm um design mais complexo em comparação com antenas de ondas de canal. Uma antena estacionária é instalada em um suporte ou mastro e direcionada para a estação base, cujo sinal é recebido de forma estável. A “base” não precisa necessariamente ser a mais próxima, pois tudo depende da localização da antena e do terreno. É possível que a base com nível de sinal mais forte “não queira” trabalhar com o telefone, pois está localizada a uma distância superior ao limite de alcance teórico para o modo de operação padrão (35 km no GSM-900) . A orientação da antena deve ser feita com cuidado, girando lentamente a antena “horizontalmente” e observando o indicador de intensidade do sinal no display do celular ou utilizando a função do menu de engenharia do Netmonitor (para aparelhos Nokia). Na maioria dos outros telefones, você pode inserir um código especial e abrir o menu de serviço, que permite ver o nível de 6...8 frequências recebidas pelo telefone em ordem decrescente, números de canais, distância até a estação base, porcentagem de erros no canal, etc. Descrições de muitos menus de serviço estão disponíveis em 3ton.com/gsm. Se o Netmonitor estiver disponível, é melhor navegar pelo nível do sinal em decibéis (o sinal é mais forte quando o valor do nível em decibéis é menor) Se estiver ausente, as configurações são realizadas usando a escala de sinal padrão. Como a mudança na intensidade do campo não é exibida no display imediatamente, mas após 5...10 s, a posição da antena deve ser alterada levando em consideração esse tempo, para não ultrapassar a direção do sinal mais forte. Você deve ativar a Pesquisa contínua de rede no menu do celular. Por exemplo, a faixa GSM-900 contém 124 canais com passo de 0,2 MHz e espaçamento entre as frequências de recepção e transmissão de 45 MHz. Para um telefone móvel, as frequências de recepção começam em 890 MHz e as frequências de transmissão em 935 MHz. A frequência média da faixa média é 922.5 MHz (um quarto do comprimento de onda é 81.3 mm). Para aumentar a eficiência de uma antena externa, ao fabricá-la e configurá-la, recomenda-se tomar como frequência de operação não a média entre as frequências de recepção (Rx) e transmissão (Tx), mas sim a frequência de transmissão (Tx), uma vez que o a potência máxima de transmissão de um telefone móvel é naturalmente menor do que na estação base e, nas piores condições, o telefone simplesmente não será ouvido. O ganho de todo o sistema de antena conectado ao celular depende do comprimento e da qualidade do cabo de conexão. As especificações para antenas externas não levam em consideração o comprimento do cabo (isso também se aplica a antenas automotivas com padrão de radiação circular). Se você pode, pelo menos às vezes, conversar sem uma antena externa, então você pode conviver com uma antena direcional com ganho de 9..11 dB com um comprimento de cabo de até 10 m. Se instalar a antena em um local conveniente local requer 15...20 m de cabo, então você precisa ou levar com qualidade melhor, ou usar uma antena com ganho de 13...16 dB, que geralmente é mais barata. Os cabos coaxiais de televisão doméstica só podem ser utilizados de forma limitada (a sua atenuação - mais de 30 dB por 100 m - é demasiado elevada). Das amostras importadas disponíveis, o RG6 é adequado - um cabo coaxial trançado duplo (a atenuação é de 20 a 24 dB por 100 m). As antenas industriais para carros geralmente são equipadas com um cabo RG59 (atenuação - 28 dB por 100 m). Antenas de canal de onda com ganho de 12 dB e cabo RG10U de 6 metros fornecem um ganho total de cerca de 10 dB, e com cabo de 20 metros - 7 dB. Quando a qualidade da comunicação está em um nível “crítico”, mesmo uma simples antena chicote, mas elevada, pode melhorar a situação. Deposite nisso. que ao falar ao celular, cerca de 10...20% da energia é absorvida pelo corpo do assinante, portanto, ao levantar a antena, a influência dos objetos ao redor sobre ela diminui. Bem, a antena dipolo mais simples pode ser feita em literalmente 15 minutos. Pegamos um cabo de televisão RG6U branco, cortamos o isolamento superior de uma extremidade e “cortamos”. Obtemos o condutor central e a trança do cabo. Ao condutor central soldamos um fio de cobre com diâmetro de 1 a 2.5 mm e comprimento de 82 mm (para a faixa de 900 MHz). Soldamos um segundo pedaço de fio do mesmo comprimento à trança (Fig. 5).
Conectamos a outra extremidade do cabo ao telefone (por meio de um conector ou adaptador). Posicionamos os “chifres” verticalmente (um para cima, outro para baixo) e obtemos algo semelhante à letra “T” colocada de lado (GSM usa polarização vertical, então este é o arranjo dipolo necessário). cuidado para não causar curto-circuito no núcleo central com a trança, caso contrário o telefone pode queimar. Fontes de informação
Autor: A.Kashkarov, São Petersburgo
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