16001C

8.5.1 Дальность связи

На дальность радиосвязи влияют следующие факторы: местоположение БС и МС, рельеф местности; мощность и чувствительность МС; мощность и чувствительность БС; используемые на МС и БС антенны.

Обычно базовые станции имеют мощность 20-30 Вт. Антенны применяются либо штыревые, либо направленные. Чувствительность базовых станций составляет 100 дБ-115 дБ. Изменить или повлиять на все эти параметры пользователь, конечно, не может. Выходная мощность телефона составляет 0,3-2 Вт, чувствительность – 90-105 дБ. Чувствительность телефона в основном определяется технологиями, используемыми при создании малошумных входных устройств. Если в зонах уверенного приема разница в чувствительности и мощности между моделями практически незаметна, то в зоне неуверенного приема она может стать критической. Зачастую трубка показывает уровень сигнала от базовой станции 1– 2 кубика (по шкале), а установить соединение не может: не хватает мощности. И хотя стандартизация ETSI регламентирует стандартные выходные мощности для каждого класса телефонов, реальное значение их может незначительно различаться.

8.5.2 Поиск сигнала

Итак, вы выбрались за город и хотите обеспечить себя связью. Поднимитесь на крышу, чердак или на самую высокую точку рядом с домом или нужным вам местом. Если телефон ловит сеть, но на пределе (или нестабильно), у вас есть все шансы поправить дело, используя внешнюю антенну. Если расстояние до станции меньше 30 км, а сеть не ловится, также попробуйте применить антенну. Если сигнал, хоть и очень слабый, был все же пойман, наберите любой городской номер – для проверки. Если при разговоре слышимость нормальная и собеседник не жалуется на выпадение кусков вашей речи, значит, энергетика обеих линий (UL и DL) сбалансирована и можно использовать стандартную антенну, настроенную на среднюю частоту между частотами приема и передачи. Если же собеседник время от времени пропадает, необходимо «усиливать» нисходящее направление от базовой станции к вашему телефону. Возможно, стоит поискать телефон с лучшей чувствительностью. Но если плохо слышно вас, следует усиливать направление от вашего телефона до базовой станции. Уже на данном этапе понятно, что при выборе типа антенны и ее параметров желательно учитывать данные оператора и условия приема.

В зонах неуверенного приема часто наблюдается интерференция (помехи) между каналами с одинаковыми и соседними частотами. К сожалению, частотный ресурс, выделенный операторам GSM-900 в России, ограничен, из-за чего в зоне неуверенного приема часто «видны» частоты от разных базовых станций с одинаковыми или соседними значениями уровня сигнала. Такие частоты создают взаимные помехи, мешающие связи, а при определенных уровнях сигналов связь становится и вовсе невозможной. Если на экране телефона фиксируется сильный сигнал от базовой станции, а установить соединение не удается или удается, но речь все время пропадает, значит, вы столкнулись с «чужаками». «Заставить» телефон выбрать другую частоту получается далеко не всегда, однако специальная функция телефонов Nokia Netmonitor это сделать позволяет.

8.5.3 Выбор антенны

Как уже говорилось, увеличить дальность и качество связи позволяют именно внешние антенны. Для телефонов в основном используются внешние штыревые и логопериодические антенны, а также антенны типа волновой канал. Как известно, в Западной Европе отсутствуют зоны неуверенного приема. Поэтому направленные антенны для терминалов GSM-900 практически не выпускаются. Если производитель и предлагает направленную фирменную антенну GSM-900, она, как правило, предназначена для работы с ретрансляторами (репитерами) операторов.

В СНГ и Восточной Европе направленные антенны изготавливаются кустарным способом. Кроме того, есть небольшие заводики в Чехии, Польше и Прибалтике. Простая автомобильная магнитная антенна имеет усиление 1-3 дБ (1-2 кубика по шкале телефона), волновой канал – 7-15 дБ (в зависимости от количества элементов, качества сборки и настройки антенны), что составляет уже 2-3 кубика по шкале, а логопериодическая антенна – 7-12 дБ. Автомобильная антенна представляет собой вертикальный штырь в 3/4, 1/2 или 5/8 длины волны. Даже простая автомобильная антенна, поднятая повыше, может поправить ситуацию с неуверенной связью. Дело в том, что при разговоре по телефону около 10-20% энергии поглощается телом пользователя, поэтому, поднимая штыревую антенну вверх, вы уменьшаете влияние на нее окружающих предметов.

Установленная на крышу дома, автомобильная антенна способна решить проблему со связью. Если усиления автомобильной антенны не хватает, можно обратиться к другим, например, к распространенной направленной антенне – волновому каналу. Он выглядит как обычная телевизионная антенна, установленная на крыше дома. Хорошей чувствительностью отличаются трубки Sagem, Alcatel, Motorola. A по мощности проходят все старые телефоны, особенно Motorola. Все телефоны имеют примерно одинаковую мощность, при этом на большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны.

Что же касается рельефа, то на ровной местности и по реке волны распространяются лучше. Чем выше вы находитесь (в разумных пределах), тем лучше сигнал. Лес порой «гасит» волны сильнее, чем городская застройка.

8.5.4 Типы антенн

Конструкции антенн бывают различными, но наибольший коэффициент усиления дает антенна типа «двойной квадрат», состоящая из вибратора и рефлектора (рис. 8.6. а, б). Размер стороны квадрата равен х/4, где х – длина волны.

Но эта антенна должна быть правильно направлена, т.к. от этого зависит ее коэффициент усиления, а, следовательно, ЭДС улавливаемого и передаваемого сигнала сотового телефона.

Как известно, антенны представляют собой обратимые устройства: они могут быть в равной мере использованы как для передачи, так и для приема радиосигналов. Направленные свойства антенны определяются ее типом, размерами, конструкцией и не зависят от того, в каком режиме антенна используется – передачи или приема. Поскольку в радиолюбительской практике антенны чаще используются в качестве приемных, характеристики и параметры антенн будут поясняться в предположении, что они работают в режиме приема.

Характеристика направленности антенны – зависимость ЭДС на зажимах антенны от направления прихода сигнала. Полное представление о направленных свойствах антенны дает ее пространственная характеристика направленности, т.е. зависимость ЭДС на зажимах антенны от направления прихода сигнала в полном телесном угле 360°.

Из рис. 8.5 видно, что ЭДС на зажимах антенны максимальна, когда волна приходит с направления, показанного сплошной стрелкой с углом от 1600 до 2000. При других направлениях прихода волны ЭДС меньше. Область 1 называют основным или главным лепестком диаграммы направленности, а направление, соответствующее максимальной ЭДС на зажимах антенны – направлением основного (или главного) приема (излучения). Области 2 и 3 называют соответственно задним и боковым лепестками диаграммы направленности, их иногда называют побочными.

Рисунок 8.5. Пространственная характеристика направленности антенны