Стандартные телефонные антенны бывают трех типов: выдвижные, невыдвижные и встроенные.
Для большинства мобильных телефонов, кроме стандартных антенн, поставляемых в комплекте с аппаратом, выпускаются и другие — различных размеров, выдвигающиеся и невыдвигающиеся, гибкие, длинные, короткие и со встроенными светодиодами.
Однако далеко не всегда нужное качество связи удается обеспечить без применения дополнительной автомобильной или стационарной антенны. Автомобильные антенны главным образом, служат для того, чтобы вынести источник приема и передачи сигнала за металлический корпус машины. С одной стороны, это избавляет владельца от воздействия электромагнитного излучения, а с другой — улучшает качество связи.
Стационарная антенна используется для улучшения качества связи в зданиях и подвальных помещениях, а также для обеспечения связью вне зоны приема в пригороде. Такая антенна устанавливается на улице так же, как и телевизионная.
В автомобиле рекомендуется использовать двухдиапазонную антенну GSM 900/1800. В стационарных дачных условиях необязательно использовать двухдиапазонные антенны, поскольку обычно они имеют меньшее усиление, чем однодиапазонные, а покрытие за городом и на краю зоны всегда обеспечивается в диапазоне GSM 900.
Автомобильные антенны
Автомобильные антенны для телефона отличаются, в первую очередь, способом крепления. Существует два основных способа крепления — это изнутри на стекле автомобиля и наружное. В последнем случае приходится сверлить кузов машины, чтобы запустить внутрь кабель от антенны и зафиксировать саму антенну на крыше, что не всегда приемлемо. Конечно, антенны этого типа должны обеспечивать более качественную работу телефона, но неудобство установки уменьшает их популярность.
Существуют антенны на магнитном основании, которые могут быть установлены практически на любую часть кузова. Недостатком этой разновидности крепления является его невысокая прочность: на большой скорости или при сильной тряске антенна может сползти.
Более удобный вариант крепления внешней антенны — это установка ее на стекло. При этом антенна прочно крепится, как правило, к лобовому стеклу и затем уже подключается к комплекту громкой связи или непосредственно к телефону. Надежность подобной установки антенны достаточно высока, проблем с креплением не возникает. Антенна крепится с помощью двухсторонней липкой ленты, аналогичной применяемой при установке антенн для магнитол.
В простейшем случае в качестве антенны используется металлический штырь, длина которого равна 1/4 длины волны (около 8 см в GSM900 и 4 см и GSM1800). При этом коэффициент усиления такой антенны полагается равным 0 дБ, то есть антенна как бы не обладать никаким усилением. Тем не менее даже такие «неусиливающие» антенны могут улучшить работу телефона, поскольку его собственная антенна имеет, как правило, существенно меньшую длину. Более сложные антенны называются коллинеарными и состоят из двух и более штырей, соединенных между собой фазосдвигающими катушками индуктивности. Такие антенны могут иметь коэффициент усиления (3-6 дБ) и обеспечивают более надежную связь.
Но есть одна проблема: антенны, рассчитанные на применение в диапазоне 900 МГц, в диапазоне 1800 МГц не дают никакого преимущества. У однодиапазонных аппаратов стандарта GSM 1800 внешние антенны GSM900 могут даже ухудшить связь. Существуют и двух-трехдиапазонные, и комбинированные антенны, которые можно применять с сотовыми телефонами различных стандартов, в том числе и CDMA, а также системой глобального позиционирования GPS. Кстати говоря, использование внешней антенны в большинстве случаев увеличивает срок работы телефона от аккумулятора, так как в зависимости от уровня сигнала варьируется и мощность передатчика телефона, а в случае применения внешней антенны она меньше.
Стационарные направленные антенны
Для телефонов используются в основном внешние штыревые антенны, логопериодические и антенны типа «волновой канал». Штыревая антенна дает усиление до 3-7 дБ, излучая волны по кругу. Антенны типа «волновой канал» и логопериодические внешне выглядят как дециметровая телевизионная антенна и дают усиление до 7-15 дБ в одном направлении.
Стационарная антенна устанавливается на кронштейне или мачте на стене или крыше и направляется в сторону базовой станции, сигнал которой принимается устойчиво. «База» совсем необязательно должна быть ближайшей, так как все зависит от расположения антенны и рельефа местности. (Возможен и вариант, что база с самым сильным уровнем сигнала, возможно, не будет с вами работать, так как находится хоть и на прямой видимости, но на расстоянии, которое больше теоретического предела дальности для стандартного режима работы 35 км в GSM-900).
Ориентацию антенны необходимо выполнять очень внимательно, медленно вращая антенну «по горизонту» и наблюдая за индикатором уровня сигнала на дисплее мобильного телефона или с помощью функции инженерного меню — Net monitor. Так как изменение напряженности поля отображается на дисплее не сразу, а через 5-10 секунд, — вращать антенну нужно очень медленно, чтобы не проскочить направление на самый сильный сигнал. В меню сотового телефона необходимо включить «непрерывный поиск сети». Пока нет регистрации в сети, индикатор на дисплее многих моделей телефонов работать не будет, поэтому для настройки в тяжелых условиях желательно пользоваться телефоном с включенным Net monitor. В этом случае уровень принимаемого сигнала показывается в дБ, что гораздо точнее индикатора сотового телефона.
Обычно не удается существенно улучшить качество работы на границе зоны покрытия у телефонов, не имеющих антенного разъема, часто это аппараты со встроенными антеннами, которые приходится подключать к внешней антенне с помощью индуктивного антенного адаптера, а не через разъём на корпусе телефона.
Антенна устанавливается в вертикальной поляризации (штыри на стреле антенны направлены «с неба в землю», стрела располагается горизонтально и параллельно земле). При установке антенны в городе при многоэтажной застройке и работе на отраженном сигнале лучшая поляризация может измениться, и нужно искать оптимальный угол экспериментально. Для смены поляризации с вертикальной на горизонтальную достаточно повернуть крепление на 90 градусов.
У многоэлементных антенн типа «волновой канал» — достаточно узкий луч диаграммы направленности, поэтому на границе покрытия юстировка сравнима по сложности с настройкой спутниковой антенны. Настройка производится в том месте, где антенна будет постоянно закреплена, и на базовой станции своего оператора.
При смене оператора или развитии сети может потребоваться новая юстировка антенны. Имеет большое значение высота над уровнем земли, но в разумных пределах, иначе затухание сигнала в кабеле сведет на нет все усилия. Часто больший эффект дает установка антенны на кронштейне за окном на двухметровом кабеле, чем на 10-метровой мачте в 10 метрах от дома. Конечно, чем выше, тем лучше, но в пределах одного метра (уже на высоте установки) нужно искать лучшее место, а оно может быть на 30-40 см ниже или выше планируемого.
От длины кабеля зависит коэффициент усиления всей антенной системы, подключенной к сотовому телефону. Паспортные данные внешних антенн не учитывают длину кабеля (это касается и автомобильных антенн с круговой диаграммой направленности). Если без внешней антенны удается хоть иногда провести разговор, то можно обойтись направленной антенной с усилением 10-11 дБ при длине кабеля до 10 метров. Если же установка антенны в том же месте требует 15-20 метров кабеля, то нужно или улучшить его качество, или использовать антенну с усилением 13-16 дБ, что обычно дешевле.
На границе зоны покрытия особенную важность приобретает качество согласования антенны с кабелем. Настройка антенн типа «волновой канал» производится в заводских условиях. У логопериодических антенн кабель подключается непосредственно к контактам, расположенным на полотнах с противоположной стороны от скоб крепления к мачте. Он может быть с волновым сопротивлением от 50 до 75 Ом.
Настроенную антенну необходимо тщательно закрепить и загерметизировать контакты подключения кабеля.
Подбор кабеля и антенных переходников
На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны. Кроме того, для каждого типа телефона есть так называемый антенный переходник, который подключается к указанному разъему и представляет собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого — специфический телефонный высокочастотный разъем, а с другой — стандартный высокочастотный разъем. При включении переходника в телефон происходит автоматическая коммутация антенного тракта телефона на внешний разъем. Обычно затухание в антенном переходнике не превышает одного децибела.
Если кабель между антенной и телефоном не больше 3 метров, то потери в нем можно не учитывать. Антенна для ее нормальной работы должна быть хорошо сделана и настроена, использование некачественной конструкции может не улучшить связь, а ухудшить.
При большей длине линии связи вопрос выбора кабеля приобретает первостепенную роль. Причем имеет значение не только затухание, но и волновое сопротивление кабеля, лучше использовать 50-омные. При использовании антенны типа «волновой канал» с усилением 12 дБ и 10 метров стандартного кабеля общее усиление будет 9 дБ, а при 20 метрах — 6 дБ.
Андрей Хартов
Источник: gsm.mag-city.ru