GSM репитер или усилитель сигнала сотовой связи. Репитер усилитель
Как избежать самовозбуждения усилителя сотовой связи / Хабр
Самовозбуждение усилителя сотовой связи — самый неприятный и опасный режим его работы. В статье рассказывается как определить, что усилитель находится в режиме самовозбуждения, и как избежать сваливания в этот режим.Если неправильно установить усилитель мобильной связи или 3G/4G интернета, то всегда есть риск познакомиться с сотрудниками радиочастотной службы. Скорее всего, на первый раз они вежливо попросят отключить прибор и больше не включать.
Правильно установленный репитер никогда не привлечет к себе лишнего внимания. В идеале с точки зрения базовой станции характер его излучения не должен отличаться от характера излучения обычного мобильного телефона. Поэтому для инженера-установщика репитеров существуют два основных принципа:
- используй репитер с как можно меньшими приемлемыми коэффициентом усиления и величиной выходной мощности
- добивайся как можно большей развязки между внутренними и внешними антеннами.
Нарушение этих принципов ведет к появлению огромного количества потенциальных проблем, самая главная из которых – осцилляции, иногда называемые по-простому «самовозбуждение». Многие знают, что если поднести микрофон к колонке, то будет резкий свист. Так вот, самовозбуждение репитера – это схожее явление, но устроено оно несколько сложнее.
В любом случае большинство проблемных ситуаций вызваны обратной связью, возникающей между внутренней и внешней антеннами. Репитер является двунаправленным усилителем, усиливающим сигналы в обе стороны, т.е. сигналы от базовой станции к абоненту (нисходящий — Downlink) и от абонента к базовой станции (восходящий — Uplink). На репитерах, не имеющих ручной регулировки уровня усиления, случаи самовозбуждения по каналу Downlink встречаются намного чаще, так как коэффициент усиления канала Downlink всегда на 5-10 дБ выше, чем канала Uplink.
Глобально возможны две нехорошие ситуации с самовозбуждением: повышенный уровень шума, который может быть неустойчивым и периодически срываться в осцилляцию, и собственно сами осцилляции. Рассмотрим оба случая.
1. Повышенный уровень шума
1.1. Шум при невысоком уровне обратной связи
Если обратная связь имеет отрицательный коэффициент усиления от 0 до приблизительно -10 дБ, то это не переведет репитер в режим осцилляции, но повысит общий уровень шума всей системы. На телефоне это будет выглядеть как уверенный прием с 4–5 «палками». Но при этом связь будет очень нестабильной, так как отношение сигнал/шум очень мало.Что делать? В первую очередь нужно улучшить развязку между антеннами (поставить их в другое место и/или поменять ориентацию плоскости поляризации), либо уменьшать коэффициент усиления репитера. Первый вариант всегда предпочтительнее, так как улучшит соотношение сигнал/шум.
2. Осцилляции
2.1. Осцилляции при невысоком уровне обратной связи
Шум при невысоком уровне обратной связи – явление нестабильное, при изменении радиочастотной обстановки превращающееся в осцилляции. Это может быть вызвано как увеличением уровня сигнала Downlink (например, внезапно мощно заработала еще одна БС на близкой частоте), так и изменением соотношения фаз сигналов Downlink и паразитного сигнала с внутренней антенны в точке расположения внешней антенны. В последнем случае могут происходить грустные вещи. Если сигнал Downlink и паразитный сигнал с внутренней антенны находятся в противофазе, то они частично взаимно гасят друг друга. Такая ситуация лишь ухудшает уровень шума. Если же они в фазе и паразитный сигнал с внутренней антенны имеет достаточную мощность, то система переходит в режим осцилляции. Так как сигналы мобильной связи – волны сантиметрового диапазона, то смещение одной из антенн буквально на 10 см может как улучшить, так и ухудшить общую ситуацию. Также двигать фазы может налипший на антенны снег, изменение планировки комнат, открывание окон и дверей и т.д.2.2. Осцилляции при высоком уровне обратной связи
Тут всё понятно: коэффициент усиления больше 0 дБ, система сразу переходит в режим осцилляции, репитер свистит. Лечить стандартными способами: в первую очередь увеличиваем развязку, при необходимости уменьшаем коэффициент усиления.2.2.1. Вот как приблизительно будет выглядеть спектр сигнала Downlink рядом с внутренней антенной:
На экране анализатора спектра все сигналы Downlink постоянно изменяются кроме одного сигнала в диапазоне 957 МГц, который имеет более-менее стабильные амплитуду и частоту. Это классическое самовозбуждение в нисходящем канале Downlink. Для его устранения надо разнести внешнюю и внутренние антенны. Внутренние антенны можно повернуть в горизонтальную поляризацию, это всегда полезно, поскольку увеличивает развязку между антеннами не менее чем на 10 дБ. Либо необходимо уменьшить усиление репитера. Но при уменьшении усиления репитера всегда получается более слабый сигнал, что не всегда приемлемо.
Видно, что сигналы имеют средние уровни -75...-90 дБм, поэтому интуитивно кажется, что уменьшать усиление нецелесообразно, так как уровни упадут еще ниже. Но это не так. Самовозбуждение приводит к тому, что репитер работает в режиме перегрузки. Если у усилителя есть АРУ, то она работает в режиме максимального ослабления уровня сигнала. Поэтому уменьшив усиление репитера можно в итоге получить гораздо больший сигнал, но уже без осцилляции.
2.2.2. Осцилляция в канале Uplink. Это самая неприятная осцилляция в том плане, что усилитель может давать сильные помехи для операторов связи и других абонентов.
Вот пример нехорошей спектральной картинки в канале Uplink рядом с внешней антенной:
На скриншоте видно два источника паразитных излучений:
- внутреннее самовозбуждение с нестабильной амплитудой (нестабильность на скриншоте, конечно, не видна) на частоте 921 МГц
- самовозбуждение на частоте 891 МГц с более-менее стабильной амплитудой.
Вот пример нормального сигнала, шум около -80 дБм:
2.3. Паразитные внутренние осцилляции репитера
Паразитная внутренняя осцилляция возникает на частоте, близкой к частотам Rx/Tx репитера, или находится посередине между ними. Она может возникать, во-первых, из-за низкого качества самого репитера и, во-вторых, из-за ухудшения рабочих параметров дуплексеров из-за рассогласования радиочастотных входов или применения некачественных антенн. Из-за этих причин в дуплексере вырастает коэффициент передачи между Rx и Tx каналами, что вызывает внутреннее самовозбуждение.Кроме этого, паразитная внутренняя осцилляция помимо загрязнения радиочастотного спектра ухудшает шумовые показатели репитера и снижает его коэффициент усиления.
На экране анализатора спектра это может выглядеть как один или два спектральных всплеска на частоте приблизительно посередине между диапазонами Uplink и Downlink:
Или это может быть один широкий или узкий спектральный всплеск на частоте приблизительно посередине между диапазонами Uplink и Downlink:
Также это может быть один спектральный всплеск с нестабильной амплитудой и частотой на частоте приблизительно между диапазонами Uplink и Downlink:
Проверка системы на устойчивость к осцилляциям
Сложно однозначно сказать, какой уровень сигнала репитера является оптимальным. Тут необходимо действовать по ситуации. В самом общем случае уровень шума в канале Uplink, измеряемый на расстоянии 1-2 метра от внешней антенны при помощи измерительной 8-9 дБ антенны, должен быть равен примерно -80 дБм (при полосе пропускания анализатора спектра, подключенного к измерительной антенне, равной 500 кГц).Если монтаж репитера осуществляется в глухом месте на большом удалении от базовых станций, то можно смело использовать репитер с высоким усилением и большой выходной мощностью; при этом даже уровень шумового сигнала, излучаемого внешней антенной репитера, равный -60…..-50 дБм, будет еще приемлемым. Однако если такой же репитер с таким же уровнем шума будет работать в плотной городской застройке, то он таким сигналом просто-напросто «засветит» одну из ближайших БС (особенно если внешняя антенна репитера будет направлена в сторону базовой станции). Оператор за вашим шумом перестанет «видеть» отдаленных абонентов и обратится в радиочастотный центр с целью поиска и устранения источника помех.
После пусконаладки необходимо взять анализатор спектра с подключенной к нему измерительной антенной и провести измерения около всех установленных внутренних и внешних антенн. Полки шумового излучения репитера должны быть относительно ровными и иметь приемлемый уровень.
Необходимо к каждой антенне поднести ладонь. Этим способом мы немного сдвигаем фазу и уровень обратного сигнала. Если осцилляции не появились – то всё хорошо.
Также можно временно подключить репитер с бОльшим коэффициентом усиления. У системы должен быть запас прочности по усилению, поэтому репитер с бОльшим усилением не должен вызвать осцилляций. Если всё хорошо, то меняем усилитель на старый.
Авторы — Дахин Максим, Сирадзе Илья.
habr.com
Репитер (усилитель) - общие сведения
1.1. Что такое усилитель?
Усилитель сигнала сотового телефона (также называемый ретранслятор, усилитель) - это устройство, предназначенное для решения проблемы слабого сигнала мобильного телефона. Сигнал мобильного телефона передается электромагнитными волнами для установления линии связи, однако есть много препятствий, которые делают невозможным получить стабильный сигнал. Когда люди входят в некоторые высокие здания, подвальные помещения, рестораны и автостоянки, общественные места, такие как метро, туннель и т. д., куда сигналы сотового телефона не могут дойти, усилитель сигнала позволяет решить эти проблемы. Наши усилители являются идеальным решением для улучшения беспроводной связи.
1.2. Зачем нужен усилитель?
А будут ли ваши клиенты чувствовать себя комфортно, когда в помещении вашего магазина, ресторана или отеля сигнал мобильной связи не устойчивый? Будут ли клиенты разочарованы, если не смогут позвонить вам из-за слабого сигнала в офисе? Это действительно неудобно, если у вас нет стабильного сотового сигнала. Купите у нас подходящий усилитель, установите его, и сразу же вы сможете наслаждаться высоким качеством сотовой связи.1.3. Где необходимо устанавливать усилитель сигнала.
1) В местах где сигнала сотовой связи нет или он очень слабый, там, где здания расположены слишком далеко от базовой приемопередающей станции (BTS), или сами здания экранируют или поглощают сигналы.
2) В верхних частях здания, где много различных сигналов, и поэтому появляются отражение и сигналы сильно колеблются по амплитуде, появляются раздражающие шумы во время телефонных звонков и связь часто прерывается.
3) В лифтах и подвалах, чаще всего являющиеся местами с плохим уровнем сигнала. 4) Центральные районы городов, в которых есть многоэтажные здания, обычно являются местами со слабыми сигналом, особенно на нижних этажах. 5) Удаленные деревни, низины, населенные пункты с малым количеством мобильных пользователей, где нет сотовой вышки, являются основными местами, для которых усилитель будет необходим.
1.4. Как выбрать подходящий усилитель?
Для этого нужно знать ответы на следующие вопросы:
1) Какую частоту поддерживает ваш оператор (ы)? - (Одну или несколько, какие именно)
2) Какой уровень сигнала снаружи помещения?
3) На какой площади вам необходимо обеспечить качественный сигнал в вашем здании? (Это очень важно для выбора репитера)
2. Системные характеристики репитеров
2.1. Особенности
Хороший внешний вид, компактный размер и легкий вес. Простая и понятная установка. Отсутствие помех базовой станции, отсутствие вреда для здоровья людей. Соответствует директивам CE и RoHS. Низкое энергопотребление. Стабильность работы, характеристик, экологичность, энергоэффективность.
Широкополосные репитеры поддерживает сигналы всех операторов, которые работают в этой полосе частот.
2.2. Принцип работы
Сигналы нисходящей линии связи (Downlink) принимаются репитером от вышки сотовой связи (BTS) внешней антенной, поступают в репитер и фильтруется его внутренними дуплексерами, блоком фильтров, усиливаются малошумящим усилителем (LNA) и мощным (PA), затем посылаются через внутреннюю антенну в область, где необходимо усилить мобильный сигнал.
Сигнал восходящей линии связи (UPLink), от мобильных устройств, принимается на внутреннюю антенну из зоны покрытия, затем фильтруется дуплексерами и блоком фильтров, посылается на малошумящий усилитель восходящей линии связи (LNA) и мощный усилитель (PA) и, наконец, отправляется через наружную антенну на сотовую вышку.
3. Установка
3.1. Требования к месту установки репитера
1) Рекомендуется чтобы усилитель был установлен в прохладное, сухое и проветриваемое помещение, или на проветриваемую часть стены где он будет защищен он попадания прямых лучей солнца и влаги. Также подойдут вышка или мачта. Высота установки должна быть удобной для прокладки радиочастотного кабеля, безопасности и обслуживания. Должно быть обеспечено независимое и постоянное питание репитера. Должны быть предприняты меры по грозозащите.
3.2 Установка репитера и антенн
1) Установите уличную антенну в подходящем месте.
2) Подсоедините уличную антенну к усилителю (к разъему «outdoor») при помощи кабеля с разъемами.
3) Подсоедините комнатную антенну к усилителю (к разъему «indoor») при помощи кабеля с разъемами.
4) Подключите блок питания к репитеру.
3.3. Рекомендации по выбору места установки внешней (уличной) антенны
Уровень сигнала от уличной антенны напрямую влияет на зону покрытия внутри помещения, поэтому очень важно выбрать расположение уличной антенны так чтобы получать более качественный сигнал.
Выберете крышу здания, окно или балкон для установки антенны чтобы прием был уверенным. Можете протестировать уровень сигнала, который принимает антенна с помощью мобильного телефона, телефон должен показывать высокий уровень сигнала там, где установлена антенна. Зафиксируйте уличную антенну после выбора угла направления на базовую станцию, немного настройте высоту или угол наклона антенны чтобы получить наилучший уровень сигнала. Телефонные звонки или передача данных должны быть без помех в месте установки внешней антенны.
Внимание:
Репитер, это двухканальный усилитель сигнала, поэтому необходима хорошая изоляция между уличной и комнатной антеннами чтобы избежать автоколебаний (самовозбуждения репитера). Минимальное расстояние между уличной и комнатными антеннами должно быть не менее 5-10 метров. Если антенны должны быть установлены на одном уровне, тогда их направления (максимального усиления) не должны совпадать (в этом случае направленная антенна будет хорошим выбором). Если требуемая изоляция не может быть достигнута за счет расстояния, то антенны могут быть установлены по разные стороны стен, металлической крыши здания или других преград.
4. FAQ (часто задаваемые вопросы)
1) После установки усилителя нет никакого эффекта Варианты решения проблемы
Сверьте, частоту/стандарт работы вашего оператора и вашего репитера. Если они не совпадают, то требуется замена репитера. Например, если частота вашего оператора связи 900 МГц (стандарт GSM900), то репитер на частоту 1800 МГц (стандарт GSM1800) не будет усиливать сигналы от вашего оператора.
Проверьте, что сигнал от базовой станции в месте установки наружной антенны, достаточен. Общий уровень мощности принимаемого сигнала должен быть около -50 дБм, предельно низкий - -80 дБм.
Проверьте, что все установки выполнены правильно, а все порты правильно подключены.
2) После установки шкала сигнала на телефоне полная, но невозможно принять входящий вызов или сделать звонок.
В нисходящем канале связь хорошая, но восходящая линия не может отправить сигнал обратно к базовой станции. Необходимо проверить, что в помещении кабели и разъемы правильно подключены.
3) После установки на устройстве полная шкала сигнала, однако при звонке сигнал пропадает.
Происходит автоколебание. Изоляция между внешней и комнатной антеннами недостаточно высокая, попробуйте немного повернуть антенны или увеличить между ними расстояние, увеличить количество препятствий (стены, крыша).
4) После установки сигнал очень хороший, однако при звонке слышен шум.
Комнатная антенна и мобильный телефон находятся слишком близко и вызывают помехи, старайтесь держать мобильный телефон подальше от внутренней антенны.
sputnik-region.ru
GSM репитер или усилитель сигнала сотовой связи
В нашем современном мире без сотовой связи ни куда. Там где мы живем или проводим большую часть времени хочется пользоваться качественной связью и находиться в полной уверенности, что наши друзья, близкие и коллеги всегда смогут до нас дозвониться. Поэтому было решение приобрести на али недорогой GSM — репитер, усилитель сотового сигнала. Если кого заинтересовало читаем дальше…В силу обстоятельств родители жены живут в деревне с довольно не уверенным приемом связи. Напишу сразу, есть мегафон и биллайн, базовая станция стоит примерно в 22 км. Так вот во всей деревне уверенный сигнал появляется лишь тогда, когда сидишь на коньке крыши, ну или как минимум на высоте 3- х метров. В доме сотовый телефон работает только в одном месте, над форточкой, разговаривать нужно на цыпочках, по громкой связи не сдвигая телефон ни на миллиметр. Причем это сопровождается постоянными обрывами связи и неразборчивостью слов… Не хочу делать рекламу но в том самом месте сигнал в одну антенну ловит только бюджетного варианта nokia, а вот мой JiaYu G2S даже и не думает.
Вот
После не долгих раздумий было решено заказать усилитель.В среднем посылка добиралась дней 40, как и все другие посылки.Упакован репитер был добротно, пупырки не пожалели. Так что риск повреждения сотрудниками почты минимальный, посылка была в целости и сохранности.
Упаковка
GSM Репитер, он же антенный усилитель для мобильного телефона — это устройство улучшающее уровень GSM сигнала операторов сотовой связи. Такие приборы используются для улучшения качества сигнала сотовой связи в местах с плохим уровнем сигнала «мертвые зоны», домах и загородных участках удаленных от крупных городов.Мертвые зоны могут наблюдаться в общественных заведениях и офисах, которые расположены в полуподвальных помmysku.me
