Prezentovaný výpočet zosilňovacieho systému mobilné komunikácie potvrdí správny výber zariadenia a inštaláciu zosilňovačov mobilného signálu.

Ako príklad si uveďme najjednoduchší prípad mobilného systému na zosilnenie hlasu.

Počiatočné údaje

Najprv musíme určiť počiatočné údaje:

1. Frekvenčný rozsah, v ktorom prijímame signál
2. Úroveň signálu na mieste, kde bude alebo už bola nainštalovaná externá anténa. Na meranie úrovne signálu potrebujeme jednoduchý telefón, a to službu Netmonitor.

Funkcie telefónnych služieb

O tom, aký kód je potrebné vytočiť na modeli telefónu, si môžete prečítať v článku „Servisné funkcie telefónov“.

Pre smartfóny so systémom Android je to ešte jednoduchšie. Je ich veľa bezplatné aplikácie za účelom zistenia úrovne vstupného signálu prijímanej stanice, ako aj iných užitočná informácia, ako je sieťový kód (MNC), číslo základnej stanice (BSIC), identifikátor bunky a ďalšie.

Máme ho k dispozícii smartfón samsung GT-S5250.

	Vytočíme kód *#9999*0# a okamžite sa dostaneme do služby menu telefónu.
	Stlačte tlačidlo „Späť“ niekoľkokrát za sebou, kým sa telefón nevráti do hlavného menu.
	Vyberte prvú položku „Debug Screen“ a na zobrazenej virtuálnej klávesnici zadajte „1“.
	Ďalej tiež zadáme „1“, čím vyberieme „Informácie o základnom režime“.

A dostaneme všetky potrebné informácie a aj nepotrebné informácie. IN tento telefón Bola nainštalovaná SIM karta Megafon.

• RPLMN: 250 -02
• 250 - kód krajiny (250 - Rusko, 255 - Ukrajina, 257 - Bielorusko);
• 02 - sieťový kód (01 - MTS, 02 - Megafon, 99 - Beeline, 20 - Tele2);
• GSM 900- štandardný mobilnej komunikácie, v ktorom telefón práve pracuje;
• BSIC: 19- kód BS, z ktorej tento moment je prijatý signál;
• BcchFrq: 102- číslo kanálu základňovej stanice, na ktorom práve prebieha komunikácia; viac informácií o kanáloch a ich distribúcii podľa operátora nájdete v článku „Princíp fungovania mobilnej komunikácie“. Kanál 102 v Petrohrade skutočne používa Megafon a je v pásme GSM 900;
• RSSI: -63- úroveň prijímaného signálu v dBm;
• RxLev: 47- úroveň rovnakého signálu, ale v iných konvenčných jednotkách platí, že čím je jeho hodnota vyššia, tým je signál lepší.

Predpokladajme teda, že úroveň signálu bola meraná na mieste, kde bola nainštalovaná externá anténa, a signál je potrebné zosilniť v malej pivničnej miestnosti s rozlohou 40 m². Vykonáme výpočet pre smer DownLink (signál z Základná stanica do mobilného telefónu).

Vybrané vybavenie

AL-900-11 externá anténa, smerová, typ „wave channel“, so ziskom Ku=11 dB	Opakovač PicoCell 900 SXB so ziskom Ku=60 dB a výstupným výkonom až P=10 mW	AP-800/2700-7/9 ID interná panelová anténa so ziskom vo frekvenčnom rozsahu 900 MHz - Ku=60 dB	s krátkou dĺžkou silného útlmu signálu nezavedie

Schéma zosilňovacieho systému mobilnej komunikácie bude nasledovná:

Metóda výpočtu je nasledovná:

1. S telefónom sme namerali úroveň signálu v mieste, kde bola predinštalovaná externá anténa: -63 dBm. Zisk antény je 11 dB, respektíve na výstupe antény máme signál -63 + 11 = -52 dBm.
2. Každý kábel má svoje vlastné RF charakteristiky. Napríklad pre náš kábel 5D-FB sa stratí 19,7 dB na 100 metrov pri 900 MHz (pozri technické špecifikácie). Čím vyššia je frekvencia signálu, tým väčšia je strata kábla. V súlade s tým sa na 10 metroch stratia asi 2 dB. Na vstup opakovača teda prichádza signál -52 -2 = -54 dB.
3. Zosilnenie zosilňovača sa pozrieme na jeho technické charakteristiky (v našom prípade má 900SXB Ku = 60 dB). Na výstupe zosilňovača dostaneme: -54 +60 = +6 dBm.
4. V kábli z opakovača do interná anténa pri dĺžke 5 metrov bude strata približne 1 dB.
   Na vstup internej antény teda prichádza signál +6 -1 = +5 dBm.
5. Zisk ID antény AP-800/2700-7/9 na frekvencii 900 MHz je Ku=7 dB. Anténa teda vyšle signál s úrovňou +5 +7= + 12 dBm.

Aby sme previedli úroveň signálu z dBm na mW, použijeme vzorec: P[mW] =10^(0,1* P[dBm]). V našom prípade: P[mW] =10^(0,1*12)=15,8 mW.

Aby sa odhadla oblasť pokrytia a nevykonávali sa zložité matematické výpočty útlmu signálu v priestore, na základe experimentálnych údajov sa zistilo, že ak sa úroveň signálu v mW vynásobí faktorom 4 pre rozsah 900 MHz (pre rozsah 1800 MHz - koeficientom 3), potom je možné získať približnú plochu pokrytia v m². Ak sú steny a priečky, plocha môže byť výrazne menšia.

Systémy automatického riadenia zisku (AGC) sú široko používané v rádiových prijímačoch na rôzne účely. Systémy AGC sú navrhnuté tak, aby stabilizovali úroveň signálu na výstupe zosilňovačov rádiových prijímačov s veľkým dynamickým rozsahom zmien vstupného signálu, dosahujúcim napríklad 70–100 dB v radarových prijímačoch. Pri takejto zmene úrovne vstupného signálu pri absencii systému AGC dochádza k narušeniu bežnej prevádzky prijímacích zariadení, čo sa prejavuje preťažením posledných stupňov prijímača. V automatických systémoch radarového sledovania cieľa vedie preťaženie kaskád prijímača k skresleniu amplitúdovej modulácie, zníženiu zisku a zlyhaniu sledovania. V systémoch frekvenčnej stabilizácie spôsobujú kaskády preťaženia zmenu sklonu rozlišovacej charakteristiky, čo výrazne znižuje kvalitu prevádzky systému.

Podľa princípu konštrukcie sú systémy AGC rozdelené do troch hlavných typov: open-loop, alebo bez spätnej väzby (obr. 2.2, 2.3); zatvorené, alebo s spätná väzba(obr. 2.4); kombinované. Existujú jednoslučkové a viacslučkové systémy AGC s plynulým a digitálnym nastavovaním. AGC bez spätnej väzby poskytuje vysokú stálosť amplitúdy výstupného signálu, keď sa vstupný signál mení v širokom rozsahu, avšak riadená hodnota závisí od stability parametrov obvodu AGC.

Inerciálny systém AGC s otvorenou slučkou (obr. 2.2) obsahuje nastaviteľný zosilňovač (U), zosilňovač systému AGC (AGC), detektor AGC (DAGC) na získanie riadiacej činnosti a dolnopriepustný filter (LPF), ktorý eliminuje modulačnú frekvenčnú zložku, aby sa zabránilo demodulácii AM rádiového signálu.

Ryža. 2.2  Bloková schéma inerciálu s otvorenou slučkou

AGC systémy

Časový systém (obr. 2.3) obsahuje zariadenie na generovanie riadiaceho napätia (VAG), ktorého činnosť je časovo synchronizovaná externým impulzom.

Ryža. 2.3  Bloková schéma dočasného systému AGC s otvorenou slučkou (a)

a časový diagram vysvetľujúci princíp jeho činnosti (b)

V praxi sú najrozšírenejšie inerciálne AGC systémy so spätnou väzbou (obr. 2.5). Delia sa na kontinuálne a pulzné systémy. Všetky vyššie uvedené systémy môžu byť oneskorené alebo oneskorené.

Ryža. 2.4 Štrukturálne diagramy spojitých systémov AGC

so spätnou väzbou (a) - nezosilnená s kombinovanou detekciou, (b) – nezosilnená so samostatnou detekciou

Princíp činnosti systému AGC je nasledujúci. Vstupné napätie U v( t) sa privádza na vstup zosilňovača s nastaviteľným ziskom. Výstupné napätie zo zosilňovača je privedené na vstup detektora, potom je detekovaný signál sčítaný s napätím oneskorenia U h. Celkové napätie U c je zosilnený jednosmerným prúdovým zosilňovačom (DCA) a privádzaný do dolnopriepustného filtra (LPF), LPF generuje riadiace napätie U y, zmena zisku. Závislosť zosilnenia zosilňovača na riadiacom napätí sa nazýva riadiaca charakteristika; možno ju aproximovať lineárnou závislosťou

, (2.0)

Kde k 0 – zosilnenie pri riadiacom napätí rovné nule;

 – sklon charakteristiky nastavenia.

Ryža. 2.5  Funkčná schéma vylepšeného oneskoreného systému

AGC so spätnou väzbou

Účinok stabilizácie úrovne výstupného napätia U von ( t) sa dosahuje vďaka tomu, že so zvyšujúcou sa úrovňou U von ( t) zvyšuje sa aj riadiace napätie U y, pod vplyvom ktorého v súlade s výrazom (2.1) klesá zosilnenie zosilňovača, čo vedie k zníženiu úrovne vstupného signálu.

Aby sa predišlo poklesu úrovne výstupného signálu pri malých vstupných vplyvoch a zabezpečila sa prevádzka systému AGC od určitej úrovne, do systému sa privedie oneskorovacie napätie U h. V dôsledku toho sa riadiace napätie objaví iba vtedy, keď napätie na výstupe amplitúdového detektora prekročí oneskorené napätie U h.

, Ak
, (2.0)

, Ak
,

Kde K d – koeficient prenosu detektora.

Dolnopriepustný filter v spätnoväzbovom obvode systémov AGC je určený na prenos riadiaceho napätia s frekvenciami zmien úrovne výstupného napätia AGC. V tomto prípade musí byť dolnopriepustný filter inerciálny vzhľadom na frekvencie užitočnej modulácie, inak dôjde k demodulácii užitočného signálu.

Výstupné napätie systému AGC

Rovnice (2.2)–(2.3) zodpovedajú blokovej schéme systému AGC (obr. 2.6). V tomto diagrame je nelineárne spojenie (NL) opísané závislosťou

(2.0)

V ustálenom stave (pri konštantnej úrovni napätia na vstupe systému AGC) z (2.2)–(2.4) vyplýva:

pri u d< u h;

pri u d  u z, (2,0)

Kde k upt – faktor zisku UPT.

Ryža. 2.6  Bloková schéma systému AGC

so spätnou väzbou

Rovnica (2.5) určuje riadiacu charakteristiku systému AGC so spätnou väzbou.

Ryža. 2.7  Amplitúdová charakteristika systému AGC

Amplitúdové charakteristiky systému AGC s uzavretou slučkou (obr. 2.7.) sú uvedené pre prípady: 1 - bez systému AGC, 2 - jednoduché AGC, 3 - oneskorené AGC, 4 - rozšírené a oneskorené AGC.

1. Inštalácia externej antény.

Prvým krokom je inštalácia externá anténa. Anténa sa inštaluje pomocou upevňovacích prvkov (otočná konzola alebo stožiar) na vonkajšiu stenu budovy alebo na strechu, v závislosti od miesta.
Špecialista určuje smer, ktorým bude anténa nasmerovaná, pretože prichádzajúci signál z rôznych operátorov komunikácia by mala byť rovnaká, alebo by mal prevládať signál konkrétneho operátora, ak bolo cieľom zlepšiť kvalitu mobilný signál iba jeden operátor.

2. Príprava a krimpovanie kábla.

Na konce pripraveného kábla je potrebné nasadiť konektory typu N a zalisovať ich (alebo si pripraviť kábel vopred a prispájkovať konektor, ak nejde o krimpovanie). Konektor odporúčame chrániť zmršťovacou páskou alebo páskou, pretože časom môže oxidovať, čo spôsobí nepravidelnú prevádzku a rušenie. Ďalej pripojíme náš kábel k externej anténe a prejdeme na ďalší krok.

3. Kladenie káblov.

Každý vie, že pri kladení kábla je veľmi dôležité, aby vzdialenosť od zosilňovača k externej anténe bola minimálna, pretože pri dlhom kábli dôjde k veľkým stratám signálu (amplitúda prichádzajúceho signálu by mala byť maximálna). Vyberieme miesto na položenie kábla, berúc do úvahy všetky odporúčania, položíme ho a pokračujeme inštalácia opakovača(posilňovač mobilného telefónu).

4. Inštalácia zosilňovača mobilného signálu.

Miesto inštalácie opakovača sa volí na základe minimálnej dĺžky kábla a tak, aby nebol umiestnený na viditeľnom mieste. Môže to byť buď podkrovie, ak ide o súkromný dom, alebo opakovač je skrytý nad stropom, ak ide o kancelársku budovu. Musíte sa však uistiť, že miesto inštalácie je v súlade s povolenými klimatickými podmienkami v pase opakovača.

5. Pripojenie externej antény k zosilňovaču.

Na tele mobilného zosilňovača sú dva konektory. Budeme potrebovať konektor, ktorý je označený písmenami BS - ide o vstup zosilňovača. Pripojíme náš kábel z externej antény, pričom dbáme na to, aby bol konektor pevne a úplne zaskrutkovaný.

6. Inštalácia internej antény.

V závislosti od situácie a oblasti objektu, interné antény možno niekoľko.
Ak bude použitých niekoľko antén, potom je potrebné nainštalovať rozdeľovač signálu, ktorý rozdelí výkon pre každú anténu. Ďalej je potrebné zalisovať kábel s konektormi, ako to bolo urobené na začiatku, a pripojiť ho k rozdeľovaču signálu a k interným anténam. Rozdeľovač signálu pripojte podobným spôsobom k druhému, voľnému výstupu zosilňovača. Ak bola použitá iba jedna interná anténa, je pripojená priamo k zosilňovaču.

Slabý mobilný príjem je veľmi častým problémom. Mnoho ľudí sa s tým stretáva na letných chatách alebo vo vidieckych domoch, ako aj vo vlastnom byte v meste alebo na dedine. Slabý signál telefónne číslo alebo jeho úplná absencia súvisí predovšetkým s odľahlosťou základňovej stanice vášho mobilného operátora, hustotou zástavby či terénu.

Ak sa stretávate s týmto problémom a kvalitný príjem je pre vás životne dôležitou nevyhnutnosťou, musíte si nainštalovať zosilňovač mobilnej komunikácie. Presnejšie povedané, potrebujete zosilňovací systém bunkovej komunikácie, v ktorom je takýto zosilňovač jedným zo zariadení. Vo všeobecnosti sa opísaný systém skladá z nasledujúcich „prepojení“: GSM opakovač, externá anténa na príjem mobilného signálu, rozdeľovače výkonu, prepojovací kábel a konektory potrebné na pripojenie.

Samozrejme, vyberte si podobný systém a čo viac, jeho inštaláciu a správnu konfiguráciu môže vykonať iba odborník. Aby ste sa však dostali na „správnu cestu“, pokúsime sa trochu porozumieť moderným zosilňovačom bunkového signálu a ktoré z nich je lepšie zvoliť.

Výber zosilňovača mobilného signálu

Pred rozhodnutím a výberom správneho GSM komunikačného zosilňovača by ste mali pochopiť hlavné technické charakteristiky týchto systémov:

• Bunkový štandardGSM hlavne rozdelené do dvoch hlavných pásiem: GSM 900 a GSM 1800 MHz. Základňové stanice (bunkové veže) v rozsahu 900 MHz majú väčší dosah, ale menej kanálov (možnosť hovoriť s niekoľkými účastníkmi súčasne) ako pri 1800 MHz. Preto sa v regióne častejšie využívajú základňové stanice 900 MHz a v rámci mesta 1800 MHz. Preto na letné sídlo resp vidiecky dom Je lepšie držať sa štandardu GSM 900.
• Faktor zisku (GC) zosilňovača signálu GSM je ďalším dôležitým parametrom pre výber systému, pretože priamo ovplyvňuje úroveň poskytovaného sieťového príjmu. Zjednodušene povedané, ak má váš mobil slabý príjem v interiéri, no vonkajší príjem je takmer na maximálnej úrovni, tak je pre vás zosilňovač so ziskom 70-75 dB celkom vhodný. Ak je váš mobilný príjem neistý aj v oblasti blízko vášho domu, mali by ste sa bližšie pozrieť na systém bunkového zosilnenia s koeficientom 75-90 dB. Mobilný zosilňovač so ziskom nižším ako 65 dB je lepšie vôbec nekupovať, pretože... je nepravdepodobné, že by sa vyrovnal s úlohou, ktorú ste mu stanovili.
• Výstupný výkon opakovača mobilné komunikačné zosilňovacie systémy. Tento parameter ovplyvňuje, akú veľkú plochu miestnosti dokáže váš systém na zosilnenie signálu GSM „pokryť“ spoľahlivým príjmom. Napríklad zosilňovač celulárnej siete s výkonom 100 mW je schopný poskytnúť spoľahlivý príjem na plochu až 200 m2 a celulárny zosilňovač s výkonom 320 mW si poradí s miestnosťou až do 800 m2 Neexistuje však priamy vzťah medzi silou opakovača a oblasťou vašich priestorov, ale iba konceptom korelácie. Spôsob, akým GSM repeatery poskytujú spoľahlivý príjem do určitej oblasti miestnosti, môžu ovplyvniť rôzne faktory. Napríklad úroveň vstupného signálu z bunkovej veže, dĺžka kábla od externej antény k zosilňovaču, riadiacej jednotke, ako aj správna inštalácia všetkých zariadení ako celku.

V súčasnosti sú medzi zosilňovačmi pre vidiecky dom, kanceláriu, chatu alebo chalupu najobľúbenejšie modely Picocell 900 SXL a Picocell 900 SXM.

• Picocell 900 SXL pracuje v pásme GSM 900. Zisk tohto systému je 80 dB a výstupný výkon zosilňovača je 320 mW. Zosilňovací systém 900 SXL je určený len pre vnútornú inštaláciu.
• Picocell 900 SXM má rovnaké parametre ako jeho mladší brat Picocell 900SXL, avšak tento systém je vybavený krytom odolným voči chladu a vlhkosti s krytím IP66. Toto zariadenie je optimálne v prípadoch, keď nie je možné položiť kábel v interiéri a bunkový zosilňovač GSM s celou konštrukciou musí byť inštalované vonku.

Výber kvalitnej externej antény

Na príjem signálu zo základňovej stanice vášho mobilného operátora je potrebná externá anténa. Je namontovaný na éterickom stožiari inštalovanom na streche budovy. Treba mať na pamäti, že externá mobilná anténa je neustále vystavená rôznym vonkajším faktorom (dážď, sneh, vietor atď.), Preto by ste pri výbere jej modelu mali venovať osobitnú pozornosť spoľahlivosti a odolnosti. Celkom dobrou možnosťou je model AL-900-11, pretože je vyrobený z pevného plechu potiahnutého emailovou farbou, ktorá ho spoľahlivo ochráni pred oxidáciou, koróziou a zničením.

Výber vhodných interných antén

Výber týchto zariadení priamo súvisí s tým, v akom štádiu výstavby sa váš dom alebo chata nachádza. Ak vnútorná výzdoba miestnosti ešte nebola vykonaná a stále máte možnosť nainštalovať vnútornú celulárnu anténu za zavesené stropy, potom sa oplatí zakúpiť sieť antén s pomerne nízkym ziskom. Vďaka tomuto riešeniu budete mať jednotnú oblasť pokrytia mobilným signálom. Výhodné množstvo je pomer jednej antény na každých 100 m2. oblasť. Medzi tieto modely antén by som rád odporučil AP-800/2500-7/9ID. Tieto antény podporujú všetky v súčasnosti moderné komunikačné štandardy: GSM900, DCS1800 a dokonca aj UMTS 2100 (3G).

Ak potrebujete vo vnútri obytného priestoru zabezpečiť kvalitný mobilný signál a zároveň nenarušiť jeho vnútro, mali by ste sa bližšie pozrieť na jednu anténu s vysokým ziskom. Takéto antény, ak je to možné, sú inštalované na neviditeľných miestach. Zaujímavé modely RAO-11GL-60 alebo RAO-14GL-70, ktoré majú zosilnenie 11 a 14 dB. Tento pomerne vysoký zisk umožňuje dosiahnuť pokrytie siete, ktoré potrebujete, pomocou jednej antény.

Výber káblov a konektorov pre systém

Všetky zariadenia zosilňovacieho systému GSM siete sú navzájom prepojené koaxiálnym rádiofrekvenčným káblom s charakteristickou impedanciou 50 Ohmov. Na chatu či chalupu sú najlepšie značky káblov v pomere ceny a kvality 5D-FB alebo 8D-FB. Rozdiel medzi nimi je hrúbka centrálneho jadra a teda aj úroveň zvyškového útlmu pri prechode signálu (5V-FB = 0,2 dB/m; 8V-FB = 0,13 dB/m pri frekvencii 900 MHz ). Berúc do úvahy skutočnosť, že moderné štandardy mobilnej komunikácie sa čoraz viac používajú frekvenčný rozsah v gigahertzoch sa oplatí vybrať kábel 8D-FB, pretože je to sľubnejšie.

Kábel 5D-FB používa konektory N-111/5D a kábel 8D-FB používa konektory N-111/8D.

Výber rozdeľovačov napájania celulárnej siete

Rozdeľovač výkonu je určený na rozvetvenie káblov do určitého počtu vnútorných antén. Najspoľahlivejšie a najrozšírenejšie modely sú Pikočlen A Smerová spojka. Zariadenia značky Piccoupler sú navrhnuté tak, aby distribuovali mobilný signál rovnomerne po celej miestnosti s rôznym počtom výstupov na pripojenie antén. Modely Directional Coupler sa používajú na nerovnomernú distribúciu signálu siete.

V dôsledku toho, ak ste správne vybrali všetky zariadenia, kúpili ste si zosilňovač mobilného signálu, nainštalovali a nakonfigurovali ste ho, všeobecná schéma a princíp fungovania vášho systému bude vyzerať takto:

Majte na pamäti, že pri výbere systému zosilnenia mobilného signálu pre kanceláriu, chatu alebo vidiecky dom musíte vziať do úvahy technické údaje všetky jeho jednotlivé zariadenia. Zároveň je mimoriadne dôležité vybrať kvalitný opakovač siete GSM, zabezpečiť jeho správnu činnosť (kompatibilitu) s inými zariadeniami a splniť všetky potrebné požiadavky na zabezpečenie kvalitnej a neprerušovanej komunikácie siete GSM a UMTS (3G ) siete.

Súlad s požadovanými normami

Pri inštalácii zosilňovača mobilnej komunikácie GSM alebo 3G si treba uvedomiť, že jeho nekvalitná inštalácia alebo konfigurácia môže mať opačný efekt a váš systém v dôsledku toho namiesto zvýšenia príjmu signálu z BS naopak , znížte to.

Navyše, ktorýkoľvek z mobilných operátorov - MTS, Beeline, MegaFon a ďalší - má všetky technické možnosti na zistenie prítomnosti rušenia pre vysokokvalitný príjem a distribúciu rádiových vĺn zo svojich základňových staníc. Pomocou špeciálneho meracieho zariadenia inžinieri určia miesto rušenia v podobe nesprávne nainštalovaného GSM zosilňovača.

Potom bude vlastník takéhoto systému upozornený na potrebu preinštalovania, opravy nastavení alebo úplnej výmeny všetkých zariadení. Ak toto upozornenie ignorujete, mobilného operátora má právo podať sťažnosť Radionadzor, ktorý má všetky právomoci priviesť bezohľadného majiteľa zosilňovača mobilnej siete GSM k administratívnej zodpovednosti.

Majte na pamäti, že akýkoľvek zosilňovač mobilného signálu, aj keď je nainštalovaný tým najkompetentnejším spôsobom, vytvára rušenie, ktoré ruší signál základnej stanice. Existujú však určité normy a ak neprekročíte ich maximálnu hodnotu, nemali by ste mať problémy. Na tento účel je však dôležité nielen zručne nainštalovať všetky prvky zariadenia, ale aj správne ho nakonfigurovať.

Preto, ak nemáte potrebné znalosti o nastavovaní GSM opakovačov a ich inštalácii, je lepšie nepokúšať sa vyrobiť zosilňovač GSM signálu vlastnými rukami, ale využiť služby špecialistov, ktorých máme teraz viac. než dosť.

Sebavedomé prijatie!