Если вы решили провести усиление сигнала сотовой связи на даче , или в квартире собственными силами, то для получения положительного результата рекомендуем избегать ошибок, которые часто совершают люди с недостаточным опытом или знаниями в данной сфере. Специалисты компании SotSignal подготовили для вас статью, которая поможет вам минимизировать риск негативных последствий при установке и подключении оборудования.

1. Ошибка при выборе усилителя

Под «усилителем» понимается основной блок системы, который также называется ретранслятором или репитером. Именно в корпусе этого оборудование происходит ключевой процесс, обеспечивающий усиление сигнала. Также для работы системы требуется соответствующее периферийное оборудование, а именно:

Внешняя (донорная) антенна;
-внутренняя (сервисная) антенна;
-проводящий кабель.

Чтобы правильно подобрать все элементы системы, очень важно определить диапазон частот вашего оператора, а также учесть площадь помещения и его конфигурацию.

Вы получите набор численных значений, который необходимо верно истолковать. Выражаясь простым языком, значение −65...-75 дБ будет означать хороший уровень сигнала в данном диапазоне. Показания от −95 до 110 дБ означают плохой приём вплоть до полного отсутствия сигнала. Основная идея такова: чем хуже уровень сигнала, те более мощный усилитель вам понадобится.

Но и тут есть множество нюансов:

• у разных операторов по одним и тем же диапазонам частот могут быть совершенно разные результаты. На практике это легко обнаруживается, когда один оператор работает стабильно, а другой - нет.
• результаты измерения в разных точках на одном объекте, а также внутри и снаружи помещения могут значительно различаться.
• хороший сигнал по частотам GSM900 или GSM1800 не гарантирует связь без помех и прерываний в присутствии частот 3G и 4G LTE с неудовлетворительными показаниями. Протоколы радиомодулей современных смартфонов автоматически переходят на частоты более высокого порядка, не анализируя их стабильность. В этом случае при выборе оборудования придется «поработать» с 3G и LTE диапазонами.
• мощность усилителя должна быть сопоставима с количеством внутренних антенн, длинной кабеля и общей площадью усиления сигнала. Чем больше антенн, тем более рассеянный и слабый сигнал будет распространяться внутри помещений.

Количество и тип внутренних антенн будет зависеть от и площади помещения, которое вам требуется покрыть связью.

В зависимости от начальных условий приёма, наличия перекрытий и площади помещения выбор в пользу определенной модели оборудования может отличать принципиально! Именно поэтому перед составлением коммерческого предложения специалисты SotSignal всегда выезжают на объект со специальным измерительным оборудованием, проводят осмотр и предполагают удаленность частей системы друг от друга при установке.

2. Некорректная установка внешней антенны

Чтобы усиление сигнала сотовой связи в квартире и на даче работало максимально эффективно, важно правильно определить место установки внешней антенны, где сигнал с базовой станции оператора будет самым лучшим и уверенным, с минимальными естественными препятствиями на его пути. При усилении сигнала сразу двух-трех операторов необходимо выбрать точку, от которой открывается доступ сразу ко нескольким соответствующим вышкам связи.

Диагностировать направление сигнала можно с помощью вашего мобильного телефона: в том месте и направлении, где уровень сигнала на телефоне будет самым высоким и стабильным, установите и надёжно закрепите внешнюю антенну.

Некоторые донорные антенны при установке на кронштейн удобно направляются почти на 360 градусов. В перспективе это помогает быстро перенаправить антенну при изменении конфигурации сети на местности.

3. Некорректная установка внутренних антенн

При самостоятельной установке системы усиления сотового сигнала вам необходимо обеспечить развязку между внутренними антеннами и внешней антенной. Иначе произойдет так называемая закольцовка, когда внешняя антенна берет сигнал от внутренней, а не от базовой станции сотового оператора. То есть один и тот же сигнал многократно усиливается по кругу и система перестаёт работать.

Не устанавливайте антенны в непосредственной близи друг от друга, в металлических и зеркальных коробах, экранирующих сигнал.

4. Использование неподходящего кабеля

Подбирайте качественный высокочастотный кабель, исходя из входного сопротивления антенн и усилителя (стандартно 50 ОМ). Тем самым вы получите наименьшее ослабление сигнала от базовой станции.

Следует учесть, что чем меньше длина кабеля, тем ниже потенциальные потери мощности сигнала. Если же требуется прокладка большой длины кабеля, то вам понадобится дополнительный линейный усилитель, чтобы обеспечить оптимальную работу системы.

5. Неправильное соединение устройств системы

На данном этапе вам необходимо внимательно проверить последовательность соединения всех устройств, а также надёжность соединений во избежание поломки или выхода из строя ретранслятора сотовой связи. Кроме того, неправильное соединение может оказывать помехи и перебои в связи не только в вашем помещении, но и негативно влиять на качество связи других пользователей. Если система установлена и подключена вами некорректно, и другие абоненты решат найти виновника, то с помощью специального оборудования сделать это будет несложно. После чего виновная сторона понесёт штрафные санкции и компенсацию ущерба.

Представленный расчет системы усиления сотовой связи подтвердит правильность подбора оборудования и проведенной установки усилителей сигнала сотовой связи.

Для примера возьмем самый простой случай системы усиления мобильной голосовой связи.

Исходные данные

Первоначально нам надо определить исходные данные:

1. Частотный диапазон, в котором мы принимаем сигнал
2. Уровень сигнала в месте, где будет или уже установлена внешняя антенна. Для замера уровня сигнала нам понадобится простой телефон, а именно сервис-функция Netmonitor.

Сервис-функции телефона

О том, какой код необходимо набрать на Вашей модели телефона можете прочитать в статье «Сервис-функции телефонов ».

Для смартфонов на платформе Android еще проще. Для них имеются множество бесплатных приложений для того чтобы узнать уровень входного сигнала принимаемой станции, а также море другой полезной информации, такие как код сети (MNC), номер Базовой станции (BSIC), ID соты и многое другое.

В наше распоряжение попал смартфон Samsung GT-S5250.

	Набираем код *#9999*0# и сразу попадаем в сервис меню телефона.
	Нажимаем «Назад» несколько раз подряд, пока телефон не вернется в главное меню.
	Выбираем первый пункт «Debug Screen», вводим «1» на появившейся виртуальной клавиатуре.
	Далее, также вводим «1», тем самым выбрав «Basic Mode Information».

И получаем всю необходимую информацию и даже лишнюю. В данном телефоне была установлена сим-карта «Мегафон».

• RPLMN: 250 -02
• 250 - код страны (250 - Россия, 255 - Украина, 257 - Беларусь);
• 02 - код сети (01 - МТС, 02 - Мегафон, 99 - Билайн, 20 - Теле2);
• GSM 900 - стандарт мобильной связи, в которой сейчас телефон работает;
• BSIC: 19 - код БС, с которой в данный момент принимается сигнал;
• BcchFrq: 102 - номер канала Базовой станции на котором осуществляется в данный момент связь, подробнее о каналах и их распределение по операторам читайте в статье «Принцип работы сотовой связи». Действительно, 102 - канал в Санкт-Петербурге используется «Мегафоном» и он находится в диапазоне GSM 900;
• RSSI: -63 - уровень принимаемого сигнала в дБм;
• RxLev: 47 - уровень тоже самого сигнала, но уже в других условных единицах, чем больше его значение тем лучше сигнал.

И так предположим, что уровня сигнала замер проводили в месте установки внешней антенны, а усилить сигнал необходимо в небольшой подвальном помещении площадью 40 м². Расчет будем проводить для направления DownLink (сигнал от базовой станции к мобильному телефону).

Выбранное оборудование

AL-900-11 внешняя антенна, направленная, типа «волновой канал», с коэффициентом усиления Ку=11 дБ	PicoCell 900 SXB репитер с коэффициентом усиления Ку=60 дБ и выходной мощностью до P=10 мВт	AP-800/2700-7/9 ID внутренняя панельная антенна с коэффициентом усиления в диапазоне частот 900 Мгц - Ку=60 дБ	при небольшой длине сильного затухания сигнала он не внесет

Схема системы усиления мобильной связи будет следующая:

Методика расчета следующая:

1. Померили уровень сигнала телефоном в точке предварительной установки внешней антенны: -63 дБм. Коэффициент усиления антенны 11 дБ, соответственно на выходе антенны имеем сигнал -63 + 11 = -52 дБм.
2. У любого кабеля есть свои радиочастотные характеристики. Например, для нашего кабеля 5D-FB на 100 метрах на частоте 900 МГц теряется 19,7 дБ (см. технические характеристики). Чем выше частота сигнала, тем больше потери в кабеле. Соответственно на 10 метрах потеряется около 2 дБ. Таким образом, на вход репитера приходит сигнал -52 -2 = -54 дБ.
3. Смотрим коэффициент усиления репитера в его технических характеристиках (в нашем случае у 900SXB Ку=60 дБ). Получаем на выходе усилителя: -54 +60 = +6 дБм.
4. В кабеле от репитера до внутренней антенны на длине 5 метров потери будут примерно 1дБ.
   Таким образом, на вход внутренней антенны приходит сигнал +6 -1 = +5 дБм.
5. Коэффициент усиления антенны AP-800/2700-7/9 ID на частоте 900 МГц Ку=7 дБ. Таким образом, антенна будет излучать сигнал с уровнем +5 +7= + 12 дБм.

Для того чтобы перевести уровень сигнала из дБм в мВт воспользуемся формулой: P[мВт] =10^(0,1* P[дБм]). В нашем случае: P[мВт] =10^(0,1*12)=15,8 мВт.

Для того чтобы оценить площадь покрытия и не проводить сложных математических расчетов затухания сигнала в пространстве, на основе экспериментальных данных установлено: что если уровень сигнала в мВт домножить на коэффициент 4 для диапазона 900 МГц (для диапазона 1800 МГЦ - на коэффициент 3), то можно получить примерную площадь покрытия в м². При наличии стен и перегородок площадь может оказаться существенно меньше.

Нужно ли приобретать дорогой гаджет, когда имеется возможность обойтись устройством, собранным из подручных средств?

Те, кто имеет хотя бы начальный уровень знаний в сфере сотовой связи смогут справиться сами. Для этого необходимы комплектующие и инструмент, а также схема прибора.

И можно собирать простейший усилитель сотовой связи своими силами. О том, что для этого потребуется будет рассказано ниже.

Антенны для усиления сотовой связи

Они являются одними из самых простых устройств, позволяющих добиться качественного сигнала на любом объекте.

Различают две основные группы антенн:

1. Внешние;
2. Внутренние.

Первые обычно устанавливаются на крыше здания и способны обеспечить покрытие на объектах большой площади. Принятый от базовой станции сигнал антенна передает по кабелю к усилителю. Это гарантирует хорошее качество связи даже в зонах, где она была ранее невозможна.

Из каких элементов состоит система усиления сигнала

Обеспечить надежную связь в труднодоступных для радиосигнала местах можно, но для этого потребуется специальное оборудование. Собранные в единую систему различные приборы позволяют добиваться высокого качества сигнала и навсегда забыть о его внезапном пропадании. Часто ее называют усилителем сотовой связи. Однако на самом деле это комплекс, состоящий из следующих элементов:

• Репитера или двустороннего усилителя, являющего промежуточным звеном;
• Внешней и внутренней антенн, которые улавливают сигнал станции и распространяют его в помещении;
• Делителя мощности или разветвителя провода;
• N-разъемов;
• Коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом.

Все, включенные в систему приборы подразделяются на две группы:

1. Активные;
2. Пассивные.

К первой относятся устройства для работы которых требуется подключение к источнику питания – это репитер, разъемы. Пассивными называют антенны, делитель и кабель. Каждая система рассчитывается под определенный объект и поэтому может иметь различное количество усилителей и внутренних антенн. Оптимальным вариантом считается такая, в которой используется кабель минимальной длины, так как каждый его лишний метр – это потери в качестве сигнала. Это необходимо учитывать, собирая усилитель сигнала сотовой связи своими руками.

Поскольку все элементы соединяются между собой, то монтаж оборудования рекомендуется выполнять до чистовой отделки, чтобы не портить интерьер.

Принцип действия репитера

Оборудование этого класса в каком-то роде является ретранслятором. Оно обрабатывает, поступившие сигналы и направляет их на вышку базовой станции, если это исходящий звонок. Когда идет дозвон абоненту, то репитер выполняет ту же функцию, только связь осуществляется с гаджетом пользователя.

Смотрим видео, простейший способ усилить сигнал:

Прием и передачу сигнала осуществляют антенны. Самый простой усилитель сигнала сотовой сети может быть собран своими руками. Наружная антенна получает или отправляет его на станцию, а внутренняя отвечает за расширение зоны покрытия в помещении.

Как сделать усилитель сотовой связи своими руками

Использование такого прибора позволяет добиться качественной связи практически в любом уголке объекта. Особенно необходим репитер в зонах с плохим сигналом или там, где он отсутствует. К преимуществам использования системы можно отнести такие возможности, как:

1. Усиление сигнала в местах, где часты перебои с мобильной связью;
2. Устранение помех;
3. Повышение четкости сообщения;
4. Снижение уровня излучения;
5. Более длительный срок службы аккумуляторов телефона.

Но так как стоит такое оборудование не дешево, то многие решаются сделать его самостоятельно.

Смотрим видео, этапы изготовления своими руками:

Для того, чтобы собрать усилитель сотовой связи своими силами потребуются компоненты, которые нужно соединить в единую систему. Как это сделать будет рассмотрено далее.

Что нужно для сборки

Если вы решили сделать самый простой прибор, а именно антенну, то вам потребуются:

• Проволока, но только не медная (длина 30-40 см);
• Соединительный блок;
• Кабель (до 10 м);
• Крепеж (для монтажа соединительных блоков);
• Труба полимерная (20 см);
• Пластик.

Поскольку в процессе работы придется выполнять соединение отдельных элементов, то стоит иметь под руками изоленту. После того, как все комплектующие найдены и подготовлены можно приступать к сборке усилителя сотового сигнала своими руками.

Отрезок проволоки необходимо согнуть по середине на 90°, так, чтобы в итоге получился ромб. Для этого от центра отступают по 9 см в обе стороны. Затем в месте отметки проволока опять сгибается на такой же по величине угол. В результате произведенных манипуляций вы получаете ромб. Концы загибаются внутрь и к ним подсоединяется блок. Устанавливают его так, чтобы в дальнейшем через него можно было выполнить подключение. Для этого разрезают вдоль одну сторону полимерной трубы и напротив выполняется отверстие.

Смотрим видео, делаем усилитель из банок:

После того, как пройден этап сборки антенны приступают к подключению коаксиального кабеля. На одном из его концов удаляется внешняя изоляция и внешний и внутренний проводники подключают к контактам соединительного блока. В итоге кабель становится продолжением антенны.

После этого остается установить устройство на крыше доме или прикрепить к столбу и направьте ее в сторону базовой станции сотового оператора. Последним этапом в изготовлении простейшего усилителя собственными руками является подсоединение другого конца кабеля к пластине из пластика. И можно приступать к тестированию.

Если все было сделано правильно, то, как только вы поднесете мобильный телефон к усилителю, индикатор сигнала увеличится на 2 или 3 деления.

Выбор места установки репитера

Но мало только собрать усилитель сотовой связи, необходимо еще и правильно выполнить его монтаж. Эффективность работы такого оборудования находится в прямой зависимости от места его расположения, а также входящих в систему антенн. Поэтому прежде, чем приступать к монтажу необходимо убедиться в том, что уровень сигнала достаточный. Проще всего узнать это выполнив звонок с телефона там, где планируется установка антенны. Можно определить уровень сигнала и по индикатору на дисплее гаджета.

Установка антенны

Но кроме этого имеются и другие ограничения. Например, место для установки усилителя не должно быть ближе метра к отопительным приборам.

После того как выполнено планирование расположения всех компонентов приступают к прокладке коаксиального кабеля. Но прежде, чем включить репитер необходимо убедиться в целостности и чистоте всех разъемов. Нельзя включать прибор, если он не соединен с внешней антенной, так как он может выйти из строя. Если необходимо выполнить отсоединение радиочастотных кабелей, то необходимо обязательно отключить питание.

Имеются ограничения и в температурном режиме. Если для внешней антенны он составляет от -40 до +50°C, то для самого репитера ограничивается только положительными температурами. Кроме того, репитер может быть установлен только в отапливаемом помещении.

Нужно помнить! Некорректно собранная система способна излучать помехи, что сказывается на работе ближайших станций. Поэтому не стоит устанавливать ее без обследования объекта и определения места для размещения всех блоков.

Настройка усилителя

Чтобы получить стабильный и имеющий достаточный уровень сигнал связи на конкретном объекте необходимо правильно выполнить все пуско-наладочные работы. Они заключатся в настройке качества голосовых сообщений и исключении самовозбуждения прибора.

Смотрим видео, что делать если плохой сигнал, смотрим решения:

Первое с чего следует начинать – это убедиться в целостности всех соединений. К высокочастотным разъемам подключают адаптер питания и антенны. Если в сети часто случаются скачки напряжения, то необходимо использовать сетевой фильтр.

Следующий шаг – это регулировка коэффициента усиления. Он должен быть не менее 15 Дб. Настройка репитера может осуществляться в ручном или автоматическом управлении. В первом случае регулировка осуществляется при помощи ручки потенциометра и изменения положения внешней и внутренней антенн.

Автоматическая настройка предполагает установку уровня коэффициента усиления таким образом, чтобы была получена максимальная мощность на выходе. В этом случае прибор самостоятельно будет подстраиваться под трафик базовой станции оператора.

Системы автоматической регулировки усиления (АРУ) широко используются в радиоприемных устройствах различного назначения. Системы АРУ предназначены для стабилизации уровня сигнала на выходе усилителей радиоприемных устройств при большом динамическом диапазоне изменения входного сигнала, достигающих, например, в радиолокационных приемниках 70100 дБ. При таком изменении уровня входного сигнала, при отсутствии системы АРУ, нарушается нормальная работа приемных устройств, что проявляется в перегрузке последних каскадов приемника. В системах автоматического сопровождения цели РЛС перегрузка каскадов приемника приводит к искажению амплитудной модуляции, к снижению коэффициента усиления и срыву сопровождения. В системах стабилизации частоты перегрузка каскадов вызывает изменение крутизны дискриминационной характеристики, что резко снижает качество работы системы .

По принципу построения системы АРУ делятся на три основных типа : разомкнутые, или без обратной связи (рис. 2.2, 2.3); замкнутые, или с обратной связью (рис. 2.4); комбинированные. Существуют одно- и многопетлевые системы АРУ с непрерывной и цифровой регулировкой. АРУ без обратной связи обеспечивает высокое постоянство амплитуды выходного сигнала при изменении входного сигнала в широких пределах, однако регулируемая величина зависит от стабильности параметров цепи АРУ.

Разомкнутая инерционная система АРУ (рис. 2.2) имеет в своем составе регулируемый усилитель (У), усилитель системы АРУ (УАРУ), детектор АРУ (ДАРУ) для получения управляющего воздействия и фильтр нижних частот (ФНЧ), устраняющий составляющую частот модуляции во избежание демодуляции АМ радиосигнала.

Рис. 2.2  Структурная схема разомкнутой инерционной

системы АРУ

Временная система (рис. 2.3) содержит устройство формирования управляющего напряжения (ВАРУ), работа которого синхронизируется во времени внешним импульсом.

Рис. 2.3  Структурная схема системы разомкнутой временной АРУ (а)

и временная диаграмма, поясняющая принцип ее работы (б)

На практике наибольшее распространение получили инерционные системы АРУ с обратной связью (рис. 2.5). Они подразделяются на системы непрерывного и импульсного действия. Все перечисленные системы могут быть задержанными и незадержанными.

Рис. 2.4 Структурные схемы систем АРУ непрерывного действия

с обратной связью (а) неусиленная с совмещенным детектированием, (б) – неусиленная с раздельным детектированием

Принцип работы системы АРУ заключается в следующем. Входное напряжение U вх (t ) поступает на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Выходное напряжение с усилителя поступает на вход детектора, затем продетектированный сигнал суммируется с напряжением задержки U з. Суммарное напряжение U с усиливается усилителем постоянного тока (УПТ) и подается на фильтр нижних частот (ФНЧ), ФНЧ формирует управляющее напряжение U у, изменяющее коэффициент усиления. Зависимость коэффициента усиления усилителя от управляющего напряжения называют регулировочной характеристикой, она может быть аппроксимирована линейной зависимостью

, (2.0)

где k 0 – коэффициент усиления при управляющем напряжении, равном нулю;

 – крутизна регулировочной характеристики.

Рис. 2.5  Функциональная схема системы усиленной задержанной

АРУ с обратной связью

Эффект стабилизации уровня выходного напряжения U вых (t ) достигается за счет того, что с ростом уровня U вых (t ) увеличивается и управляющее напряжение U у, под действием которого, в соответствии с выражением (2.1), уменьшается коэффициент усиления усилителя, что приводит к снижению уровня входного сигнала.

Для предотвращения снижения уровня выходного сигнала при малых входных воздействиях и обеспечения работы системы АРУ с определенного уровня, в систему подают напряжение задержки U з. В результате напряжение управления появится только в случае, когда напряжение на выходе амплитудного детектора превысит напряжение задержки U з.

, если
, (2.0)

, если
,

где K д – коэффициент передачи детектора.

Фильтр нижних частот в цепи обратной связи систем АРУ предназначен для передачи управляющего напряжения с частотами изменения уровня выходного напряжения АРУ. При этом ФНЧ должен быть инерционным по отношению к частотам полезной модуляции, иначе произойдет демодуляция полезного сигнала.

Напряжение на выходе системы АРУ

Уравнениям (2.2)–(2.3) соответствует структурная схема системы АРУ (рис. 2.6). На этой схеме нелинейное звено (НЗ) описывается зависимостью

(2.0)

В установившемся режиме (при постоянном уровне напряжения на входе системы АРУ) из (2.2)–(2.4) следуют:

при u д < u з;

при u д  u з, (2.0)

где k упт – коэффициент усиления УПТ.

Рис. 2.6  Структурная схема системы АРУ

с обратной связью

Уравнение (2.5) определяет регулировочную характеристику системы АРУ с обратной связью.

Рис. 2.7  Амплитудные характеристики системы АРУ

Амплитудные характеристики замкнутой системы АРУ (рис. 2.7.) представлены для случаев: 1 – без системы АРУ, 2 – простая АРУ, 3 – задержанная АРУ, 4 – усиленная и задержанная АРУ.