Система за усилване клетъчна комуникацияе предназначен да осигури надеждно приемане на GSM сигнали за абонати на мрежи MTS, BeeLine, Megafon в селската къща на клиента.

Причините за нестабилната работа на клетъчните комуникации в съоръжението са:

1. Наличие на гъста гора около селото.
2. Дебели външни тухлени стени на къщата.
3. Отдалеченост от базовите станции на клетъчната комуникация.

За да се осигури надеждно приемане на клетъчни комуникации в къщата, е необходимо да се провери съоръжението за нивото на клетъчния сигнал в различни части на къщата преди извършване на строителни (ремонтни) работи.

Много е важно това обследване, както и последващото проектиране и инсталиране на системата, да бъдат извършени от специалисти, тъй като за целта те имат необходимо оборудване, както и умения и опит. също така знанието колко ще падне това ниво в къщата след приключване на довършителните работи в къщата.

Дори ако сигналът в къщата на 1-ви и по-високи етажи е повече или по-малко поносим, ​​тогава в сутерена, като правило, той напълно отсъства и са необходими мерки за излъчване на клетъчния сигнал към този етаж.

Трябва да се има предвид, че довършителните работи значително заглушават сигнала и е необходимо да се предвиди този момент при проектирането на системата.

Обикновено системата се състои от:

Външна(и) антена(и), разположена извън сградата в зоната на поне малко приемане на сигнал от основна станцияклетъчна комуникация.
- Повторител(и) на сигнала, който приема сигнала от външна антена, усилва го и го изпраща към вътрешните антени, инсталирани в къщата.
- Вътрешни антени, които комуникират с мобилните телефони на потребителите и осигуряват трафик към клетъчната базова станция.

Внимание:
1. Ретранслатори, вътрешни антени са инсталирани в къщата тайно, местата им за инсталиране трябва да се обслужват. Освен това те са свързани с висококачествени кабели. Следователно системата трябва да бъде внимателно проектирана преди довършителните работи в къщата.
2. Съществува погрешно схващане, че клетъчните системи за усилване са вредни за здравето поради предполагаемото излъчване на радиосигнали, които се усилват от тази система.

Всъщност не е точно обратното.

Факт е, че когато нивото на клетъчния сигнал съответства на приемливо ниво, той има същия ефект върху човек, както на градска улица, в градски апартамент, офис сграда и т.н., и по-точно не носи никакво вреда .

Ако обаче нивото на клетъчна комуникация е ниско или изобщо липсва, тогава вашите мобилни телефони започват да излъчват силен сигнал за търсене на базова станция (забелязали сте колко бързо се разрежда клетъчен телефонкогато няма клетъчен сигнал?). По този начин липсата на сигнал в която и да е област причинява повишено излъчване на радиосигнала от телефона. Но това не означава нищо, защото. Досега не е доказано отрицателното въздействие на клетъчните радиосигнали върху хората.

1. Инсталиране на външна антена.

Първата стъпка е да инсталирате външна антена. Антената с крепежни елементи (въртяща се скоба или мачта) се монтира на външната стена на сградата или на покрива, в зависимост от местоположението.
Специалистът определя посоката, в която ще бъде насочена антената, тъй като входящият сигнал от различни операторикомуникацията трябва да е еднаква или сигналът на всеки конкретен оператор трябва да преобладава, ако задачата е да се подобри качеството клетъчен сигналсамо един оператор.

2. Подготовка и кримпване на кабела.

В краищата на подготвения кабел е необходимо да поставите N-тип конектори и да ги кримпвате (или да подготвите кабела предварително и да запоите конектора, ако това не предполага кримпване). Съветваме ви да защитите конектора с термосвиваема лента или лента, тъй като с течение на времето може да се окисли, което може да причини нестабилна работа и шум. След това свързваме нашия кабел към външна антена и преминаваме към следващата стъпка.

3. Полагане на кабели.

Всеки знае, че при полагане на кабел е много важно разстоянието от ретранслатора до външната антена да е минимално, тъй като при дълъг кабел ще има големи загуби на сигнал (амплитудата на входящия сигнал трябва да е максимална). Избираме място за полагане на кабела, като вземаме предвид всички препоръки, полагаме го и продължаваме монтаж на повторител(усилвател на мобилен телефон).

4. Монтаж на усилвател на клетъчен сигнал.

Мястото за монтаж на повторителя се избира въз основа на минималната дължина на кабела и така, че да не се намира на видимо място. Може да бъде или таванско помещение, ако е частна къща, или ретранслатор е скрит над тавана, ако е офис сграда. Но трябва да се уверите, че мястото за инсталиране съответства на разрешените климатични условия в паспорта на повторителя.

5. Свързване на външна антена към усилвателя.

На тялото на клетъчния повторител има два конектора. Ще ни трябва конектор, който е маркиран с буквите BS - това е входът на усилвателя. Свързваме кабела си от външната антена, като се уверяваме, че конекторът е усукан плътно и до края.

6. Инсталиране на вътрешна антена.

В зависимост от ситуацията и площта на обекта, вътрешни антениможе да има няколко.
Ако трябва да се използват няколко антени, трябва да се инсталира разпределител на сигнала (сплитер), който ще раздели мощността за всяка антена. След това трябва да гофрирате кабела с конектори, както беше направено в началото, и да го свържете към разделителя на сигнала и към вътрешните антени. Разделител на сигналасвържете по подобен начин към втория, свободен изход на усилвателя. Ако е използвана само една вътрешна антена, тогава тя е свързана директно към повторителя.

Представеното изчисление на системата за усилване на клетъчната комуникация ще потвърди правилността на избора на оборудване и инсталирането на усилватели на клетъчни сигнали.

Например, нека вземем най-простия случай на мобилна система за усилване на гласа.

Изходни данни

Първо трябва да дефинираме първоначалните данни:

1. Честотният диапазон, в който получаваме сигнала
2. Силата на сигнала на мястото, където ще бъде или вече е инсталирана външната антена. За да измерим нивото на сигнала, се нуждаем от обикновен телефон, а именно услугата Netmonitor.

Телефонни сервизни функции

Можете да прочетете какъв код трябва да наберете на вашия модел телефон в статията " Телефонни сервизни функции ».

За смартфони с Android е още по-лесно. За тях има много безплатни приложенияда знаете нивото на входния сигнал на получената станция, както и морето на другия полезна информация, като мрежов код (MNC), номер на базова станция (BSIC), идентификатор на клетка и др.

Дойде в наше притежание Смартфон Samsung GT-S5250.

	Набираме кода * # 9999 * 0 # и веднага влизаме в услугата на менюто на телефона.
	Натиснете "Назад" няколко пъти подред, докато телефонът се върне в главното меню.
	Изберете първия елемент „Екран за отстраняване на грешки“, въведете „1“ на виртуалната клавиатура, която се появява.
	След това въведете също „1“, като по този начин изберете „Информация за основния режим“.

И получаваме цялата необходима информация и дори излишна. AT този телефонИнсталирана е SIM карта "MegaFon".

• RPLMN: 250-02
• 250 - код на държавата (250 - Русия, 255 - Украйна, 257 - Беларус);
• 02 - код на мрежата (01 - MTS, 02 - Megafon, 99 - Beeline, 20 - Tele2);
• GSM 900- стандартен мобилни комуникациив който телефонът работи в момента;
• BSIC: 19- код на БС, с който този моментполучава се сигнал;
• BcchFrq: 102- номера на канала на базовата станция, на който в момента се осъществява комуникация, за повече информация относно каналите и тяхното разпределение по оператори вижте статията „Принципът на работа на клетъчните комуникации“. Наистина, канал 102 в Санкт Петербург се използва от MegaFon и е в обхвата на GSM 900;
• RSSI: -63- ниво на приетия сигнал в dBm;
• RxLev: 47- нивото на самия сигнал, но в други конвенционални единици, колкото по-голяма е стойността му, толкова по-добър е сигналът.

И така, нека приемем, че нивото на сигнала е измерено на мястото на инсталиране на външната антена и е необходимо да се усили сигнала в малко мазе с площ от 40 m². Ние ще извършим изчислението за посоката DownLink (сигналът от базовата станция към мобилния телефон).

Избрано оборудване

AL-900-11външна антена, насочена, тип "вълнов канал" с усилване Ku=11 dB	PicoCell 900 SXB повторител с 60dB усилване и до P=10mW изходна мощност	AP-800/2700-7/9IDвътрешна панелна антена с усилване в честотен диапазон 900 MHz - Ku=60 dB	с къса дължина на силно затихване на сигнала, няма да въведе

Схемата на системата за усилване на мобилната комуникация ще бъде както следва:

Методът на изчисление е следният:

1. Измерихме нивото на сигнала с телефона в точката предварително зададенивъншна антена: -63 dBm. Печалба антени 11 dB, съответно на изхода на антената имаме сигнал от -63 + 11 = -52 dBm.
2. Всеки кабел има свои собствени RF характеристики. Например, за нашия 5D-FB кабел, 19,7 dB се губят на 100 метра при 900 MHz (вижте фигурата). спецификации). Колкото по-висока е честотата на сигнала, толкова по-големи са загубите в кабела. Съответно около 2 dB ще бъдат загубени на 10 метра. Така на входа на повторителя идва сигнал -52 -2 = -54 dB.
3. Разглеждаме усилването на повторителя в неговия технически спецификации(в нашия случай 900SXB има Ku=60 dB). Получаваме на изхода на усилвателя: -54 +60 = +6 dBm.
4. В кабела от ретранслатора до вътрешната антена загубата ще бъде приблизително 1dB на дължина от 5 метра.
   Така на входа на вътрешната антена идва сигнал +6 -1 = +5 dBm.
5. Усилване на антената AP-800/2700-7/9 ID при честота 900 MHz Ku=7 dB. Така антената ще излъчва сигнал с ниво +5 +7= + 12 dBm.

За да преобразуваме нивото на сигнала от dBm в mW, използваме формулата: P[mW] =10^(0,1* P[dBm]). В нашия случай: P[mW] =10^(0.1*12)=15.8 mW.

За да се оцени зоната на покритие и да не се извършват сложни математически изчисления на затихването на сигнала в космоса, въз основа на експериментални данни беше установено, че ако нивото на сигнала в mW се умножи по коефициент 4 за лентата 900 MHz ( за честотната лента 1800 MHz - с коефициент 3), тогава можете да получите приблизителната зона на покритие в m². При наличие на стени и прегради площта може да бъде значително по-малка.

Системите за автоматично регулиране на усилването (AGC) се използват широко в радиоприемници за различни цели. AGC системите са предназначени да стабилизират нивото на сигнала на изхода на усилватели на радиоприемници с голям динамичен диапазон на промените на входния сигнал, достигайки например 70-100 dB в радарни приемници. При такава промяна в нивото на входния сигнал, при липса на AGC система, нормалната работа на приемните устройства се нарушава, което се проявява в претоварване на последните етапи на приемника. В системите за автоматично проследяване на целите на РЛС претоварването на етапите на приемника води до изкривяване на амплитудната модулация, до намаляване на усилването и до прекъсване на проследяването. В системите за стабилизиране на честотата каскадното претоварване причинява промяна в наклона на дискриминационната характеристика, което рязко намалява качеството на системата.

Според принципа на изграждане на системите AGC те се разделят на три основни типа: с отворен контур или без обратна връзка (фиг. 2.2, 2.3); затворен, или обратна връзка(фиг. 2.4); комбинирани. Има едноконтурни и многоконтурни AGC системи с непрекъснато и цифрово регулиране. AGC без обратна връзка осигурява висока постоянство на амплитудата на изходния сигнал, когато входният сигнал се променя в широк диапазон, но контролираната стойност зависи от стабилността на параметрите на веригата AGC.

Инерционна AGC система с отворен контур (фиг. 2.2) включва регулируем усилвател (U), усилвател на AGC система (UAGC), AGC детектор (DAGC) за получаване на управляващо действие и нискочестотен филтър (LPF), който елиминира честотния компонент на модулацията, за да се избегне демодулация на AM радиосигнала.

Ориз. 2.2 - Структурна схема на отворен инерционен

AGC системи

Времевата система (фиг. 2.3) съдържа устройство за генериране на управляващо напрежение (ВАРУ), чиято работа се синхронизира във времето чрез външен импулс.

Ориз. 2.3 - Структурна диаграма на системата AGC с отворен цикъл (а)

и времева диаграма, обясняваща принципа на неговата работа (b)

В практиката най-широко приложение намират инерционните АРУ с обратна връзка (фиг. 2.5). Те са разделени на системи с непрекъснато и импулсно действие. Всички тези системи могат да бъдат със закъснение или без забавяне.

Ориз. 2.4 - Структурни схеми на непрекъснати АРУ системи

с обратна връзка (a) - не се усилва с комбинирано детектиране, (b) - не се усилва с отделно детектиране

Принципът на работа на системата AGC е следният. Входен волтаж Uв ( T) се подава към входа на усилвател с променливо усилване. Изходното напрежение от усилвателя се подава към входа на детектора, след което откритият сигнал се добавя към напрежението на забавяне Uч. Общо напрежение U c се усилва от DC усилвател (UPT) и се подава към нискочестотен филтър (LPF), LPF генерира управляващо напрежение U y, което променя усилването. Зависимостта на усилването на усилвателя от управляващото напрежение се нарича управляваща характеристика, тя може да бъде апроксимирана чрез линейна връзка

, (2.0)

където к 0 е усилването при управляващо напрежение, равно на нула;

 е наклонът на контролната характеристика.

Ориз. 2.5 - Функционална схема на подобрената система със забавено закъснение

AGC с обратна връзка

Ефектът от стабилизиране на нивото на изходното напрежение Uнавън ( T) се постига поради факта, че с повишаване на нивото Uнавън ( T) се увеличава и управляващото напрежение U y, под действието на което, в съответствие с израз (2.1), коефициентът на усилване на усилвателя намалява, което води до намаляване на нивото на входния сигнал.

За да се предотврати намаляване на нивото на изходния сигнал при ниски входни влияния и да се осигури работата на системата AGC от определено ниво, към системата се прилага напрежение на забавяне Uч. В резултат на това управляващото напрежение ще се появи само когато напрежението на изхода на амплитудния детектор надвишава напрежението на забавяне Uч.

, ако
, (2.0)

, ако
,

където К e е коефициентът на предаване на детектора.

Нискочестотният филтър във веригата за обратна връзка на системите AGC е предназначен да предава управляващото напрежение с честотите на промяна на нивото на изходното напрежение на AGC. В този случай LPF трябва да бъде инерционен по отношение на честотите на полезната модулация, в противен случай полезният сигнал ще бъде демодулиран.

AGC изходно напрежение

Уравнения (2.2)–(2.3) съответстват на блоковата схема на системата AGC (фиг. 2.6). В тази схема нелинейната връзка (NC) се описва от зависимостта

(2.0)

В стационарно състояние (при постоянно ниво на напрежение на входа на системата AGC) от (2.2)–(2.4) следват:

при uд< u h;

при u e  u h, (2,0)

където к upt е факторът на усилване на UPT.

Ориз. 2.6 - Структурна схема на системата AGC

с обратна връзка

Уравнение (2.5) определя управляващата характеристика на системата AGC с обратна връзка.

Ориз. 2.7 - Амплитудни характеристики на системата AGC

Представени са амплитудните характеристики на затворената AGC система (фиг. 2.7.) за случаите: 1 - без AGC система, 2 - проста AGC, 3 - забавена AGC, 4 - усилена и забавена AGC.