Зміст:
- Розвиток стандарту GSM і антен GSM
- Як саме зробити GSM антену
- Які ще бувають GSM антени
Стандарт GSM з’явився в Європі в 1982 році, нарівні з ще кількома для зв’язку за допомогою радіотелефонів. Напрямок антен завжди було проблемним, тому що ці передавачі знаходилися біля самої голови людини. Про шкоду заговорили майже одразу, широко відомо, що працівники підприємств, задіяні у зв’язку, отримують надбавки до заробітної плати. Недовго думаючи, комітет по стандарту ввів особливий вид модуляції, який дозволив знизити потужності. Антени ж спершу були висувними, трохи пізніше набули вигляду пеньків, які виступали з корпусу апарату. Начинка стрімко зменшувалася в розмірах разом з блоками живлення, а напрямок малогабаритних антен гигагерцового діапазону досі ще відносно молоде. Хоча перші напрацювання відносяться до 50-м рокам минулого століття. Антена GSM своїми руками: як її зробити, з чого і де встановити. Поговоримо про це докладніше.
Розвиток стандарту GSM і антен GSM
Той, хто спроможеться заглянути всередину мобільного телефону або будь-якого іншого гаджета, не побачить там нічого схожого на звичні оку антени. Будь-який виробник конструює їх більше досвідчених міркувань, стрункої теорії досі не існує. Тому немає сенсу думати, що в цьому огляді будуть розкриті корпоративні секрети якійсь компанії. Починаючи з 3G, цифрові стандарти, і постійно йде боротьба за те, щоб вмістити більше інформації, задіявши при цьому по можливості менше ресурсів. Ми вже згадували про шкоду, і всередині стільникового телефону випромінювач розташований в районі задньої стінки, а від користувача відділений екраном-землею. Про микрополосковую технологію відомо давно. Зокрема, книга 80-х років Веселова описує у третій частині саму концепцію.
Ефективність антени GSM в стільниковому телефоні досить низька, що ледве сягає 40%. Для порівняння звичайні телевізійні іноді сягають за 90. Однак ніхто на це не звертає уваги, а здоров’ю шкоди мінімальний. І що цікаво, кожен нахвалює свій стільниковий, тому що відмінно чує співрозмовника, а ось при обриві зв’язку саме в опонента і зникає звук… Значить, у нього стільниковий поганий. Насправді діаграма спрямованості GSM антени стільникового телефону мало того, що однобока — не світить в бік мовця — так ще і сильно спотворюється. Говорить своєю рукою змінює розстановку сил, чого вже там говорити про перешкоди! Антена GSM своїми руками виготовляється для покращення прийому, але, як правило, для стаціонарних об’єктів. Що стосується мобільності, то можна спробувати деякі використовувати на авто. (Див. також: Антена для телевізора своїми руками)
У той же самий час GSM антени передавальних станцій прекрасно облаштовані і відмінно випромінюють. Ось чому ми завжди чуємо співрозмовника (якщо той не робить різких рухів), а от опонент нас буде втрачати, поки ми на пробіжці або в транспорті. Телефон може приймати, а ось передає набагато гірше. Тому вхідні пакети з голосом опонента справно приходять, в той час як вихідні дають збої.
Це треба чітко розуміти. Тепер читачі знають, що самостійно зробити GSM антену на микрополосках в домашніх умовах не представляється можливим. Цілі фірми б’ються над цією проблемою. Зокрема, зараз на складання і проектування функціоналу часу йде мінімум, виробництво максимально дешеве. А ось з компонуванням нутрощів (антену нелегко вмістити на такому малому просторі) йде ціла боротьба.
На території РФ мають ходіння наступні стандарти:
Микрополосковая антена складається з випромінювача, діелектричної підкладки і провідного екрану. З ростом товщини випромінювача підвищується робочий діапазон, зазвичай це десята частина довжини хвилі. Товщина діелектрика менше цієї величини. І ми розповідаємо про це не дарма. Наприклад, в діапазоні Wi-Fi такі микрополоски об’єднуються в решітки, запечатуються в корпус з пластику, забезпечуються єдиним екраном, після чого діють як єдина команда, що дозволяє отримати гарне посилення, а, отже, ловити більш віддалений сигнал. Тільки от вишки в цьому випадку нерухомі і знаходяться в прямій видимості. Якщо це справедливо для даної конкретної ситуації, то рішення, цілком придатне.
Ми наводимо малюнок з сайту http://www.carookee.net/) такої антени на 2,4 ГГц. Щоб вона почала працювати на частоті 1800 МГц, необхідно збільшити розміри пропорційно відносно 4 до 3. Зверніть увагу, що це стосується всіх ліній, в тому числі і сполучних. Ми б для початку спробували функціонування лише одного квадратика до того, як переводити цілу плату гетинаксу на потреби мобільного зв’язку. Для вірності, якщо масштаб на нашому сайті не той, дивіться малюнок з розмірами, де стрілками показана, де скільки повинно бути. Це зображення взято з сайту http://www.zero13wireless.net/. Цифри вказані в міліметрах. Пропорційно зніміть креслення номер один і визначте розміри. Всі майданчики квадратні, якщо вони перекручені, виправте це в будь-якому графічному редакторі, підійде навіть Paint, що входить за замовчуванням у Windows.
Що стосується інших частот, то сміливо экстраполируйте креслення на всі випадки життя пропорційно відношенню довжин хвиль. Для цього ділите 2400 МГц на стандартний для GSM діапазон. Наприклад, вище ми брали ставлення 2400/1800. Діючи таким чином, наші читачі зможуть вибрати потрібний пристрій GSM антени. Та, де квадратів 4х4 дає меншу посилення (посилення сигналу GSM антени), зате простіше наводиться на ціль. Тобто, якщо прийом розмитий, незрозуміло, звідки приходить сигнал, то ця конструкція буде дуже до місця. У разі далекій вежі, яка виразно бачиться на горизонті більш доречними стануть 9 квадратів. Врахуйте, що фідер до телефону (чи іншого приймального пристрою) не повинен бути довгим, інакше весь сигнал загасне ще по дорозі сюди, в кабелі. В той же час хочеться помістити пристрій де-небудь на даху… зберіть підсилювач на микрополосках або купіть готовий у магазині для потрібної частоти. На який саме частоті віщають в тому чи іншому регіоні, дізнавайтеся у стільникового оператора. Є ще державна служба по частотах, але там не стануть, швидше за все, спілкуватися з приватниками.
Як саме зробити GSM антену
Більшість читачів вже вловило, як може бути виготовлена саморобна GSM антена, пояснимо все ж. Для вироби береться плата гетинаксу відповідного розміру з двостороннім фольгуванням. Якщо мідь нанесена лише з одного боку, необхідно буде додати до конструкції рефлектор з листа сталі або іншого металу, за площею перевищує випромінювач. Потім на міді вычерчиваются майбутні контури антени. Це потрібно робити якомога ретельніше, використовуючи лінійку і куточок. Потім:
- Площа під антену покривається лаком, підійде для нігтів. Склад не повинен потрапити на поверхню в інших місцях на стику, але можна зафарбувати їм великі острівці, які потім не можна буде віддерти ножиком.
- Травлення плат ведеться мідним купоросом. Якщо фольгування двостороннє, то тил повністю зафарбовується лаком. В іншому випадку екран не буде розчинений, ні! Просто травлення не закінчиться за мислимий термін. Мідного купоросу не вистачить. Зокрема, коли друга сторона не потрібна, її відривають ножиком. Ну, і для збереження екрану його, звичайно ж, теж потрібно пофарбувати лаком.
- Травлення ведеться до тих пір, поки не зникнуть непотрібні ділянки міді, після чого GSM антена промивається водою, сушиться, ножиком зачищаються проблемні місця.
- Готова GSM антена поміщається всередину будь-якого герметичного пластикового корпусу, що підходить за розміром на стійках, які не зачіпають металеву частину. Екран потрібно буде заземлити. В крайньому випадку спробуйте посадити його на оплітку коаксіального кабелю. Нагадуємо, що для WiFi використовується провід з хвильовим опором 50 Ом. Скільки взяти для стільникового зв’язку, не скажемо, але 50 виглядає досить доречно хоча б тому, що телебачення на 900 МГц вже закінчується.
Які ще бувають GSM антени
Ми дуже багато писали про антени для WiFi, читачі, напевно, вже здогадалися, що ці діапазони дуже схожі… просто беріть всі наші креслення і переносите на інші частоти, скрізь вказані розміри стосовно довжині хвилі. Транспонируйте ескізи пропорційно. Як це зробити вже було зазначено вище. Зокрема, в мережі легко знайти так звану антену Харченко, яка являє собою пару рамок з однією спільною точкою. А адже ми приводили в свій час більш просунуті варіанти такого рішення, які відрізняються великим посиленням. (Див. також: Автомобільна антена своїми руками)
А це означає, що у читачів з’явиться вибір того, яка саме виносна GSM антена буде виготовлена. Биквадратная конструкція Харченко може виконуватися зі смужок шириною 10 мм, стороною квадрата по центру 80 мм. Ми не перевіряли розміри, і вони залежать від довжини хвилі, яка використовується в стандарті GSM. Зрозуміло, що для 900 і 1800 МГц різниця складе два рази. Завжди перевіряйте розміри креслень. Наприклад, в цьому випадку рамка повинна бути пропорційна чверті довжини хвилі. Формула відома з курсу фізики, а приводити чотири малюнка, що відрізняються дрібними деталями, немає ніякого сенсу. Потрібно зрозуміти, що зовнішня GSM антена схожий по будові з WiFi, і ми вважаємо, що майже будь-яку з того розділу можна перенести і в цьому. Різниця в загальному-то полягає в частоті модуляції. Перша жодним чином не впливає на прийом, друга визначає розміри GSM антени.