Выносные направленные антенны для сотовых телефонов

Пример изображения Развитие сотовых сетей в России продолжает поражать высокими темпами развития. Однако о стопроцентном покрытии российских просторов говорить не приходится. Соответственно встает вопрос о применении различных устройств для обеспечения связи в т.н. 'проблемных' местах. Бесспорно, главным из них стоит считать направленные антенны.

В последнее время вокруг этих устройств ведется полемика, причем встречаются самые крайние мнения - от 'это полная чушь и напрасно выброшенные деньги' до 'это 100%-ая панацея, обеспечивающая связь аж до 100 км от ближайшей базовой станции'. Истина, как обычно, где-то посередине!

Попробуем же чуть подробнее остановиться на этом вопросе.

Итак, мы не будем рассматривать такие устройства, как активные ретрансляторы, реверсивные усилители , автомобильные антенны с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и пр. Речь лишь о направленных пассивных антеннах , как наиболее массовых и доступных простому пользователю.

Существуют, пожалуй, три ситуации, в которых стационарные направленные пассивные антенны (далее для простоты изложения будем называть их просто 'антенны') могут помочь.

- неустойчивая связь на границе зоны покрытия из предельной удаленности от ближайшей базовой станции (БС) - работа внутри зоны покрытия, но в местах 'радиотени' (складки рельефа, экранировка крупными естественными и искусственными сооружениями) - связь внутри помещения с высокой степенью ослабления сигнала (подвалы и полуподвалы, металлические сооружения, здания, обшитые металлом и т.д.).

Реальное расширение зоны покрытия за счет применения выносной антенны может быть осуществлено, но весьма в скромных пределах. Причем это увеличение сильно зависит от используемого стандарта. Так, связь в стандарте GSM вряд ли будет возможна на расстоянии свыше 20-25 км от ближайшей БС. Причем 35 км - предел для данного стандарта. И дело тут совсем не в неэффективности использования антенны, а, скажем, в особых параметрах настройки базовой станции, как элемента сети. В AMPS/DAMPS, CDMA расширение зоны покрытия за счет антенны может Направленная антенна для SkyLink - 450MHz быть более значительным, но и тут есть пределы. Наиболее эффективна такая антенна в стандарте NMT-450 ( теперь это CDMA-200 или SkyLink ). Реально автор имеет результаты по увеличению зоны покрытия до 5-10 км в условиях открытой местности с ровным рельефом за счет применения разных направленных антенн. При этом антенны устанавливались на мачте высотой 4 метра, длина кабеля составляла 6 метров. Распределение по стандартам четко прослеживается - телефон GSM при удалении на 4-5 км от места пропадания связи еще продолжал 'жить' при помощи выносной антенны. Остальные стандарты работали на больших дистанциях.

Во втором рассматриваемом случае устойчивость связи зависит от того, как высоко можно поднять выносную антенну. Правило простое - чем выше - тем лучше! Может быть, имеет смысл незначительно поперемещать антенну в горизонтальной плоскости. Распределение электромагнитного поля на тех частотах, что используются в сотовой связи иногда позволяют добиться эффекта даже при смещении на 1-3 метра!

В указанной ситуации очень важно правильно ориентировать антенну. От этого в ряде случаев зависит сам факт работоспособности системы 'антенна-телефон'. Кстати, ориентировка антенны не такой простой процесс, как может показаться на первый взгляд.

В указанных условиях эффективность использования антенны зависит от множества факторов, которые учесть расчетным путем просто невозможно! Пробовать и еще раз пробовать - вот залог успеха. Пробовать разные антенны, разные высоты подвеса и разное расположение. Даже разные типы телефонов одного стандарта могут по-разному вести себя в таких проблемных местах.

Кстати, эта ситуация практически инвариантна к используемому стандарту связи (NMT не в счет).

И, наконец, третий случай - связь внутри экранированных объектов. Тут все достаточно однозначно - если удается вывести фидер (кабель) снижения и установить антенну вне этого помещения - связь будет устойчивой! Конечно, речь идет о случае, когда это самое экранированное помещение находится в зоне покрытия, т.е. 'мешает' связи именно экранировка самого помещения.

Итак, использование наружных направленных антенн, хотя и актуально лишь для небольшого процента пользователей сотовой связью, но важно и оправданно. Это, прежде всего, владельцы дач и загородных домов. Во многих случаях эти объекты расположены на границе зоны покрытия. Это владельцы и эксплуатанты различных объектов промышленности и сферы обслуживания, расположенные вдали от города (бензозаправки, станции техобслуживания, мотели, придорожные кафе и рестораны, базы и дома отдыха, цехи и склады). Это временные объекты, требующие связи (туристские лагеря, полевые станы, места слетов и других массовых мероприятий). Это персонал офисов, магазинов и других объектов, расположенных в подвалах/полуподвалах в городе и пригороде. Вы можете использовать специальные GSM-терминалы,к которым возможно подключение обычных проводных телефонов, факсов, мини-АТС и компьютеров через порт USB для доступа в интернет.

Что же можно предложить потенциальному пользователю в качестве приемлемого варианта направленной антенны?

Сегодня на российском рынке представлено несколько моделей подобных устройств. Сразу оговоримся - аналогичные антенны российского производства и их импортные аналоги по нашему твердому убеждению практически не различаются по параметрам. А так как это не телефон и носить в кармане антенну не нужно, то в погоне за внешним эффектом переплачивать в несколько раз вряд ли целесообразно! Более того, российские изделия более надежны, они легче выдерживают наши суровые климатические условия! И срок службы у них выше!

Среди многообразия моделей можно выделить два основных типа. Все остальное - это вариации на тему этих двух направлений. Это т.н. 'волновой канал' и логопериодическая структура.

Волновой канал имеет высокий коэффициент усиления, узкий 'лепесток' диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Но параметры этого типа антенн сильно зависят от высоты подвеса, от близкого расположения крупных металлических предметов. Количество элементов такой антенны может достигать 10-15 и даже 20 с лишним элементов. При этом длина траверсы (несущей стрелы антенны) может достигать 3 и более метров). На практике же такие монстры в сотовой связи нецелесообразны. Как сказано выше, превзойти определенный рубеж по дистанции все равно не удастся. Практически применение волнового канала с числом элементов более 8-10 экономически вряд ли оправданно. Длина антенны в этом случае будет около 1 метра, что вполне приемлемо при установке ее в любых условиях. Стандартная антенна состоит из активного вибратора, который возбуждается по линии питания, расположенного сзади рефлектора и нескольких элементов спереди - директоров.

Логопериодическая антенна внешне имеет характерную деталь - ее несущая конструкция (здесь она называется собирательной линией) состоит не из одной, а из двух труб круглого или прямоугольного сечения. К этим трубам прикреплены сваркой или иным способом отрезки прутка разной длины. Кабель подводится сквозь одну из собирательных линий к передней части антенны (со стороны самых коротких элементов).

Такая антенна (при равных с волновым каналом габаритах) имеет усиление чуть ниже, но зато она более широкополосна, а значит, будет лучше перекрывать весь диапазон частот. 'Логопериодика' менее критична к высоте подвеса и 'окружению' металлическими конструкциями.

Напомним, что поляризация радиоволн в сотовой связи вертикальная. А посему не забудьте, что Ваши антенны должны работать в этой поляризации. Обычно об этом напоминают инструкции по эксплуатации антенн. Помните, что элементы антенны должны быть перпендикулярны поверхности земли (а не параллельны, как это чаще бывает у телевизионных антенн)!

В большинстве случаев в качестве фидера используется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (а не 75, как в телевидении) с максимально низкими потерями. Это очень важно, так как на частотах сотовой связи затухание в кабеле велико и каждый децибел потерь сказывается очень сильно! Именно по этой причине производители редко комплектуют антенны кабелем длиной выше 6-8 метров. При большей длине потери становятся уже критическими и эффект, достигнутый за счет собственного усиления антенны 'съедается' потерями в кабеле. Да, это иногда неудобно, но приходится мириться, иначе устройство совсем не будет работать!

Для полноты картины необходимо отметить, что выпускаются промышленностью и такие типы антенн для сотовой связи, как синфазные решетки, коллинеарные антенны (с круговой диаграммой) и ряд других. Однако в продаже они встречаются значительно реже, чем упомянутые выше типы.

Особенности конструкции направленных антенн таковы, что чаще всего они пригодны одновременно для основных стандартов диапазона 800/900 МГц (GSM-900, AMPS/DAMPS, CDMA). Для NMT-450 CDMA-2000, которые работают в диапазоне 450 МГц, используются совсем другие марки антенн, хотя и функционирующие на тех же принципах.

В последнее время начат серийный выпуск антенн и для диапазонов 1800 и 1900 МГц (GSM-1800/1900 ).

Теперь несколько на наш взгляд глубоко ошибочных (а зачастую вредных и опасных!) мнений, бытующих среди пользователей направленных антенн для сотовых телефонов.

1. Бытует мнение, что для целей, описанных выше, вполне подойдут телевизионные антенны ДМВ диапазона. Стоит их только 'чуть подрезать'. А стоят они раза в три дешевле.

Считаем это мнение крайне неверным. Мало того, что, не зная точно насколько 'подрезать' вы никогда не попадете в точку. А как 'подрезать' петлевой вибратор? Кроме того, меняется не только длина элементов, но и расстояние между ними. А этот размер в домашних условиях изменить сложно, такое может быть под силу некоторым продвинутым радиолюбителям имеющим опыт в радиосвязи и собственноручным изготовлением связных антенн.

Заметим, что антенны рассчитываются в специальных лабораториях с помощью программ компьютерного моделирования. Сделать это дилетанту весьма сложно. Кроме того, каждая антенна проходит проверку по уровню согласования, по другим электрическим параметрам.

Что же произойдет, если вы все же решитесь послушать 'мудрых советов' и решите сэкономить? В лучшем случае антенна не даст совершенно никакого эффекта и не обеспечит устойчивую связь. В худшем же из-за плохого согласования с кабелем передатчик телефона будет работать на рассогласованную нагрузку (выже не сможете узнать какой КСВ у вашей антенны), что может привести к выходу из строя дорогостоящего телефона. Заметим, что такие поломки не являются гарантийными и ремонтировать аппарат придется за свой счет.

2. Существует мнение, что антенна будет работать лучше, если ее установить на диэлектрическом основании (мачте) и не заземлять.

Крайне вредное мнение! Если антенна рассчитана и изготовлена правильно, то ее заземление никак не скажется на качестве работы! А вот незаземленная антенна может наделать много бед из-за попадания в телефон грозовых разрядов и 'стекания' статического заряда. Выход из строя телефона в таком случае неминуем! Итак, антенна ОБЯЗАТЕЛЬНО должна быть качественно и правильно заземлена!

3. Муссируется мнение, что антенны, изготовленные из алюминиевых сплавов работают намного лучше, чем их стальные 'собратья'.

Считаем, что этот постулат не верен. Да, какое-то влияние материал оказывает (из-за разной проводимости в поверхностных слоях), т.н. 'скин-эффект'. Но это влияние так ничтожно, что заметить его обычный пользователь без специальных приборов не сможет. Куда большее влияние оказывает потери в кабеле, неправильная ориентация на БС, высота подвеса и множество других факторов. Кроме того, стальные антенны более прочны, более надежны.

И в заключение несколько практических рекомендаций.

Прежде всего - покупка. Настоятельно рекомендуем покупать такие изделия у специалистов или в специализированных магазинах, специализированных торговых точках, где вам предоставят нужные консультации, гарантии, и самое главное - возможность обменять или принять обратно антенну, если она вам не подошла. Все цивилизованные продавцы предоставляют возможность возврата/обмена антенны, если она 'не подошла'. Это считается хорошим тоном. И если вам отказывают в такой возможности, или продавец не может ничего сказать толкового про этот товар - сразу же откажитесь от покупки в этом месте!

Убедитесь, что тот стандарт, в котором работает ваш телефон приемлем для данного типа антенны. В паспорте на антенну обычно указывается, для каких стандартов она подходит. Ну, а уж узнать в каком стандарте Вы работаете необходимо у вашего оператора. Обратите внимание, что название GSM - это еще не полная характеристика! Существует GSM-900, GSM-1800, GSM-1900. И отнюдь не для каждого типа подойдет антенна, в паспорте которой написано 'для стандарта GSM'.

FME-адаптеры для сотовых телефонов, для каждой моели свой адаптер!!! Приобретая антенну, не забудьте позаботиться и об антенном адаптере. Дело в том, что большинство антенн выпускаются заводами с разъемом типа FME-fremale. Это своего рода стандарт. Для подключения к Вашему конкретному телефону служит небольшой переходник, называемый адаптером. Он представляет из себя отрезок кабеля с одной стороны с разъемом FME-male, который подсоединяется к антенне, а с другой - с индивидуальным разъемом, подходящим под антенное гнездо вашего телефона. Если телефон не имеет такого гнезда, применяют т.н. индукционные адаптеры, когда нет непосредственного гальванического контакта между телефоном и выносной антенной. Телефон помещается в особую рамку, посредством которой и передается сигнал без непосредственного контакта. (на фото такие адаптеры слева)

Итак, если есть сама антенна и адаптер приступаем ко второму этапу. Необходимо определить место установки антенны.

Правила здесь просты и понятны. Антенна должна быть установлена как можно выше. Желательно, чтобы вблизи места установки было поменьше крупных металлических объектов. Не стоит располагать антенну в кроне дерева, листья пропитаны влагой и будут создавать препятствие для распространения радиоволн. Если Вам известно направление на ближайшую базовую станцию - располагать антенну целесообразно именно с той стороны дома, которая выходит на это направление.

В качестве несущей конструкции может служить либо специальная мачта (выпускаемая для ТВ антенн), либо кронштейн этого же назначения, либо любая подходящая труба. Главное условие - хорошее надежное крепление, возможность демонтажа для проведения регламентных работ.

При установке любых мачт и антенн следите, чтобы при монтаже ваша конструкция не могла коснуться электрических проводов и радиотрансляции! Это не только может вывести из строя аппаратуру, но привести к поражению электрическим током. Более того, оцените, по какой траектории будет падать мачта, если в результате каких-то причин она не выдержит напора стихии. Даже при падении она не должна коснуться электрических проводов!

Само собой, что при установке антенны необходимо выполнять все требования по безопасности при проведении высотных работ, или доверить эту работу специалистам .

Итак, антенна установлена и закреплена. Убедитесь, что кабель достает до того места, где будет подключен телефон. Теперь перейдем к настройке антенны. Перед подсоединением телефона необходимо выключить его, подключить адаптер и затем вновь включить. Это исключит возможность повреждения телефона в момент включения.

Далее необходимо произвести ориентацию по максимальному сигналу от базовой станции. Лучше это сделать по специальным приборам. Медленно поворачивайте антенну, следя за показаниями индикатора. Добейтесь максимального уровня показаний индикатора, продолжайте вращение в том же направлении до минимума значений. Повторите эту операцию в обратном направлении до минимума. Направление между этими минимумами должно соответствовать направлению на БС. Повторяем - вращать антенну надо очень медленно! Все известные нам телефоны обновляют показания индикатора уровня сигнала раз в 2-5 секунд. Осталось только аккуратно проложить кабель в помещение, не допуская резких перегибов и пережимания кабеля крепежными клипсами или дверьми и рамами.

Источник: СОТОВИК (http://www.sotovik.ru)

« Пред.		След. »

Вернуться