Мобильные антенны

Выбирая телефон, мы редко когда обращаем внимание на характеристики установленной в нём антенны (да они обычно и не выносятся на первый план, прячась где-нибудь на предпоследней странице инструкции) – как правило, практически все телефоны способны обеспечить нормальный уровень связи в обычных городских условиях. Но всё меняется, когда приходится пользоваться телефоном в условиях неуверенного приёма – например, за городом. Иногда исправить положение можно, лишь подключив к телефону внешнюю антенну. Предлагаю вместе поговорить об антеннах сотовых телефонов, обсудить их виды, рассмотреть важнейшие характеристики и правила их использования.

Виды и особенности антенн

В первом приближении антенны для сотовых телефонов можно разделить на два вида – это антенны, встроенные в сотовый телефон и подключаемые антенны. Есть ещё один класс устройств – репитеры – комплексы из нескольких антенн (как минимум 2-х) и усилителя. Встроенные антенны делятся на внутренние, внешние штыревые и внешние выдвижные. Последние для современных GSM-аппаратов, которыми мы сегодня пользуемся, неактуальны, а на двух первых видах стоит остановиться подробнее.

Штыревые антенны

В недалёком прошлом основным видом антенн для мобильников были внешние штыревые антенны (Helical Antenna – спиральные антенны). Такие антенны можно встретить и сегодня, но ими оснащены считанные единицы телефонов. Эффективность у таких антенн может превышать 90%. В случае с антеннами эффективность – это отношение сопротивления излучения к общему сопротивлению антенной системы (эффективность можно рассчитать и как отношение излучаемой мощности к подводимой). Чем выше эффективность – тем меньше потери энергии в антенной системе – например, если эффективность антенны равна 70%, то 70% подводимой к ней мощности излучается, а 30% теряется в виде теплового излучения. Штыревые антенны имеют круговую диаграмму направленности (обычно она неравномерна, однако близка к идеальной). Диаграмма направленности – это графическое изображение излучения или чувствительности антенны, обычно – диаграмма с полярными координатами. При построении такой диаграммы предполагается, что антенна расположена в центре диаграммы. Как правило, диаграммы направленности строятся в горизонтальной плоскости. Они имеют характерные лепестки – обычно наиболее длинный лепесток (то есть тот, в направлении которого антенна излучает наибольшее количество энергии) называют главным.

Ещё одна важная характеристика антенн – это коэффициент усиления антенны. Он обычно измеряется в изотропных децибелах dBi. Чем выше коэффициент усиления – тем лучше. Пассивная антенна (это касается внешних подключаемых антенн), то есть антенна, не снабжённая специальным усилителем, не усиливает сигнал, а лишь перераспределяет его в пространстве, наиболее высок уровень усиления в направлении главного лепестка диаграммы направленности. Среди современных моделей телефонов вряд ли можно найти аппарат, который позволяет менять антенны, а раньше это встречалось довольно часто.


Штыревая антенна сотового телефона Motorola V535

Обсудив внешние антенны, переходим к внутренним.

Внутренние антенны

Внутренние антенны (Planar, PIFA Antenna – планарные антенны, микрополосковые антенны) обычно встраивают внутрь корпуса телефона. Телефон с внутренней антенной не имеет выступающих частей – владельцы телефонов с выступающими антеннами обычно жаловались на то, что эти антенны рвут карманы джинсов, цепляются за всё, иногда ломаются. С косметической точки зрения отсутствие выступающих антенн делает телефон привлекательнее, хотя, некоторые считают, что у телефона должна быть выступающая антенна – это, обычно, дело привычки. Есть информация о том, что внутренние антенны обладают меньшей эффективностью (лучшие образцы не достигают и 70% эффективности) – однако, это довольно сложно проверить. Далее, внутренние антенны, в отличие от внешних, обычно – направленные антенны. Как правило, главный лепесток направленности такой антенны исходит из задней стенки аппарата, то есть направлен от головы разговаривающего по телефону человека. Это не мешает работе в зоне уверенного приёма, но когда вы находитесь слишком далеко от базовой станции, или что-то мешает нормальному прохождению сигнала, вы можете столкнуться с некоторыми странностями – например, если приложить телефон к правому уху – можно нормально разговаривать, если к левому – нет. Всё дело в направленности антенны – если главный лепесток направленности направлен на базовую станцию – приём оказывается уверенным, если нет – начинаются проблемы со связью.

Ещё один недостаток внутренних антенн в том, что для каждой модели (или для каждой группы моделей) телефона такую антенну приходится разрабатывать отдельно – с учётом особенностей расположения элементов внутри телефона, особенностей корпуса и так далее. Однако, судя по всему, этот вопрос успешно решается – по крайней мере количество новых сотовых телефонов, которые периодически появляются на прилавках магазинов, заставляет делать такой вывод.


недорогой Nokia 1100, оснащённый встроенной антенной

Встроенные антенны могут располагаться в верхней части корпуса аппарата, однако, иногда они помещаются где-нибудь в центре телефона, а то и в нижней части (как, например, в известном телефоне Motorola RAZR V3). При разговоре нежелательно прикрывать антенну рукой – это ведёт к ухудшению условий связи и телефон, для того, чтобы обеспечить нормальные условия разговора, вынужден повышать мощность передатчика. В результате быстрее садится батарея сотового, а его владелец подвергается усиленному облучению. И хотя вопрос о вреде или безвредности воздействия сотового излучения на организм человека пока открыт, нельзя забывать о том, что это воздействие есть и в наших интересах, чтобы оно было как можно слабее.


PIFA-антенна для GSM-диапазона от Antennovation

Внутренние планарные антенны так же используют, например, для реализации Bluetooth и Wi-Fi-связи.


Внутренняя Bluetooth-антенна

Особый класс устройств составляют внешние антенны для сотовых и другие устройства для улучшения качества связи.

Подключаемые антенны

Внешние антенны для сотовых распространены сравнительно слабо. Дело в том, что большинству пользователей хватает встроенных антенн. К тому же, всё меньше телефонов имеют разъём для подключения внешней антенны – производители не хотят тратиться на деталь, которой пользуются не особенно активно. Для связи внешней антенны с телефоном обычно используется коаксиальный кабель с соответствующим разъёмом. Как правило, внешние антенны – это направленные антенны, поэтому, например, устанавливая такую у себя на даче, надо точно найти направление антенны на базовую станцию.

Гораздо интереснее, нежели обычные внешние антенны, выглядят так называемые репитеры – устройства, которые состоят из внешней антенны (как правило, узконаправленной), принимающей сигнал с базовой станции и излучающей сигнал, устройства управления и усиления сигнала и одной или нескольких внутренних антенн (обычно – всенаправленных, хотя тут могут быть варианты) – то есть антенн, расположенных внутри помещения. С помощью репитеров можно организовать устойчивую мобильную связь в помещениях с неуверенным приёмом сигнала и даже там, где сотовые в обычных условиях не работают (например, в подвальных помещениях).

Преимущества систем с репитером перед подключаемыми антеннами заключаются в том, что они не ограничивают свободы передвижений человека с сотовым, не требуя подключения к телефону кабеля.


Внешняя антенна Yagi-10


Внутренняя антенна


«Домашний» репитер с двумя антеннами

Пожалуй, главный недостаток репитеров – сравнительно высокая цена. Так, в начальном варианте (внешняя антенна, репитер, внутренняя антенна) эта конструкция по цене сопоставима с хорошим сотовым телефоном, а более продвинутые решения могут стоить дороже – порядка нескольких тысяч долларов.

Выводы

Как видите, антенны для сотовых телефонов – это интересные и сложные устройства. Они постоянно развиваются, хотя в последнее время на них обращают очень мало внимания потребителей, акцентируя его на дополнительных возможностях мобильников. Тем не менее, антенна – это очень важно. Устойчивой вам связи.


© Заика Александр, Mobiset.ru
Дата публикации статьи - 5 мая 2009 г.

Твитнуть

Наша группа ВКонтакте - присоединяйся!

Оперативная и эксклюзивная информация - в 140 знаках! Подписывайтесь на наш канал:
Читать @Mobiset

comments powered by Disqus