Выбор усилителя сигнала сотовой связи. Система усиления сотовой связи стандарта GSM

1. Установка внешней антенны.

Первоначальным этапом является установка внешней антенны . Антенна при помощи крепежа (поворотный кронштейн или мачта) устанавливается на внешнюю стену здания или на крышу, в зависимости от расположения.
Специалистом определяется направление, в которое будет направлена антенна, так как входящий сигнал от разных операторов связи должен быть одинаковый, или должен преобладать сигнал какого ни будь конкретного оператора, если была поставлена задача улучшить качество сотового сигнала только одного оператора.

2. Подготовка и обжим кабеля.

На концах подготовленного кабеля необходимо надеть разьемы N-типа и обжать (либо подготовить кабель заранее и запаять разъем, если он не подразумевает обжим). Мы советуем защитить разъем термоусадкой или замотать изолентой, так как со временем он может окислиться, что может вызвать неустойчивую работу и помехи. Дальше подключаем наш кабель к внешней антенне и переходим к следующему шагу.

3. Прокладка кабеля.

Всем известно, что при прокладке кабеля очень важно, чтобы расстояние от репитера до внешней антенны должно быть минимальным, так как при длинном кабеле будут большие потери сигнала (амплитуда входящего сигнала должна быть максимальной). Выбираем место прокладки кабеля, учитывая все рекомендации, прокладываем и приступаем к установке репитера (усилителя сотовой связи).

4. Установка усилителя сотового сигнала.

Место установки репитера выбирается исходя из минимальной длинны кабеля и чтобы он не располагался на видном месте. Это может быть или чердак, если это частный дом или репитер прячут над потолком, если это офисное здание. Но нужно убедиться, что место установки соответствует разрешенным климатическим условиям в паспорте репитера.

5. Подключение внешней антенны к усилителю.

На корпусе репитера сотовой связи располагаются два разъема. Нам нужен будет разъем, который обозначен буквами BS – это вход усилителя. Присоединяем наш кабель от внешней антенны, убедившись, что разъем закручен плотно и до конца.

6. Установка внутренней антенны.

В зависимости от ситуации и от площади объекта, внутренних антенн может быть несколько.
Если будет использовано несколько антенн, то необходимо установить сплиттер (разветвлитель) сигнала, который будет разделять мощность для каждой антенны. Дальше необходимо обжать кабель разъемами, как это было сделано вначале и подключить его к сплиттеру сигнала и к внутренним антеннам. Сплиттер сигнала соединяем подобным способом ко второму, свободному выходу усилителя. Если использовалась только одна внутренняя антенна, то она подключается напрямую к репитеру.

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.

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.

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.