Андрей Кашкаров - Электронные устройства для глушения беспроводных сигналов (GSM, Wi-Fi, GPS и некоторых радиотелефонов)

На практике можно устанавливать и использовать недорогие стационарные направленные антенны – в зависимости от рельефа местности.

Основными разновидностями направленных антенн являются антенны типа «волновой канал» и логопериодические. Наибольшее распространение получили первые. Они обладают большим усилением и просты в изготовлении. Логопериодические антенны более сложны и дороги, однако они имеют большую полосу частот и не требуют дополнительной настройки.

Антенна типа «волновой канал» состоит из ряда параллельных вибраторов, расположенных в одной плоскости: полуволнового линейного или петлевого вибратора, к которому подключен кабель снижения (активный вибратор), рефлектора и директоров (пассивные вибраторы).

Длина рефлектора и его расстояние до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в обратном направлении и усиливает его в прямом направлении. Таким образом, рефлектор является своеобразным отражателем, обеспечивающим формирование однонаправленной характеристики излучения (приема). Нередко в качестве рефлектора используется система вибраторов или сетка. Усилению излучения в прямом направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием излучения активного вибратора. Следовательно, казалось бы, усиление антенны тем больше, чем больше у нее директоров. Однако чем больше количество директоров в антенне, тем меньше сказывается на ее усилении добавление каждого нового директора и тем сложнее добиться согласованной работы всех директоров. Одновременно это ведет к сужению полосы пропускания антенны.

К достоинствам антенны типа «волновой канал» можно отнести сравнительно высокое усиление при простоте конструкции.

К недостаткам этой антенны следует отнести сложность ее настройки при числе директоров более трех. Антенны, даже собранные по одному чертежу на одной и той же линии, оказываются настроенными по-разному и не допускают дополнительной настройки.

Реальное усиление такой антенны значительно ниже указанного (в среднем на 3–4 дБ). Кроме того, узкая полоса пропускания ведет к резкому снижению усиления в тех системах связи, где используют дуплексные частоты с большим разносом.

К примеру, стандарт DAMPS использует частоты 824–840 и 869894 МГц, и применение антенны типа «волновой канал», настроенной на середину этого диапазона, приводит к заметному ухудшению работы антенны на краях диапазона (то есть на рабочих частотах). То же самое относится к стандартам GSM-900, GSM-1800.

Логопериодические антенны – это один из типов антенн с неизменной формой диаграммы направленности и постоянным усилением в широком диапазоне частот.

У такой антенны во всем диапазоне частот обеспечивается хорошее согласование антенны с фидером. Логопериодическая антенна образована собирательной линией в виде 2 труб, расположенных параллельно, к которым поочередно через один крепятся вибраторы.

Рабочая полоса частот антенны со стороны нижней частоты зависит от размеров наиболее длинных вибраторов, а со стороны верхней частоты – от размеров наиболее коротких вибраторов. Усиление антенны определяется количеством вибраторов, каждый из которых является активным. Следовательно, задав полосу частот (размеры максимального и минимального вибраторов), можно получить достаточно высокий коэффициент усиления во всем диапазоне за счет увеличения количества вибраторов.

Логопериодические антенны хорошо работают в широкополосных системах связи: DAMPS, GSM-900, GSM-1800 – и в относительно узкополосных, например в системе с кодовым разделением каналов CDMA (ширина полосы частот 1,5 МГц). Они не требуют дополнительной настройки, поскольку все вибраторы являются активными и расстроены один относительно другого на постоянную величину, являющуюся характеристикой антенны.

К недостаткам этой антенны можно отнести ее более сложную конструкцию и повышенную трудоемкость в изготовлении, по сравнению с антенной «волновой канал».

В системах сотовой связи стандартов CDMA, DAMPS, GSM-900/1800 целесообразно применять логопериодические антенны с необходимым для каждого конкретного случая усилением. На границе зоны покрытия наиболее эффективны антенны типа «волновой канал», однако настройка этих антенн должна выполняться специалистом. Также следует обратить внимание на материал, из которого изготовлена антенна. На частотах 800–900 МГц, а тем более 1800 МГц несколько лучший результат дает использование материалов с высокой проводимостью – таких, как медь, латунь. Это повышает добротность антенны и сводит к минимуму потери.

Из двух старых сотовых телефонов модели Ericsson A1018s (см. рис. 1.18) выпаиваем двухдиапазонный блок VCO, который управляется напряжением на выводе 4.

Рис. 1.18. Внешний вид старого сотового телефона Ericsson A1018s

На рис. 1.19 представлен этот же телефон с открытой крышкой корпуса – с видом на блоки, которые требуется выпаять.

Распиновка такова:

• + (Uпит) 1800 МГц;

• – (Gnd через токоограничительный резистор) 900 МГц в режиме ТТХ имеет следующие значения напряжений:

U пж= 3 В: I – 25–27 мА, F – 817–970, F2 -1650-1797;

U пж= 5 В: I – 50–60 мА, F – 814-1060, F2 -1650-1879.

• УМ двухдиапазонный, выбор диапазона, выводы 1 и 2:

1 – Gnd, 2 + U пжполучаем 900 МГц на выводе 4; 1 + U пж, 2 – Gnd, при этом сигнал с частотой 1800 МГц получаем на выводе 5. Затем на выводе 7 регулируем выходную мощность устройства.

Рис. 1.19. Вид на блоки для нового устройства

Электрическая схема устройства представлена на рис. 1.20, а печатная плата с его элементами – на рис. 1.21.

Рис. 1.20. Электрическая схема устройства

На рис. 1.22 и 1.23, соответственно, представлены электрическая схема и печатная плата альтернативного и упрощенного вариантов устройства.

Рис. 1.21. Печатная плата с элементами устройства

Рис. 1.22. Электрическая схема самодельного устройства на основе ГУН из старого сотового телефона

Рис. 1.23. Печатная плата