Решение проблемы приема слабого сигнала 3G-модема от «Мегафон» | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Курангышев А. В., Дедушкин А. В., Казначеев А. В. Решение проблемы приема слабого сигнала 3G-модема от «Мегафон» // Молодой ученый. — 2016. — №3. — С. 128-131. — URL https://moluch.ru/archive/107/25525/ (дата обращения: 21.10.2018).

 

In the article considered the antenna Kharchenko for small-signal gain of the 3G modem megaphone. The results of the calculation of the structural elements of the antenna to obtain the optimum performance.

Key words:antennaKharchenko,the third generation network, 3G modem,3Gmodemsignal amplificationbymegaphone.

 

Ни для кого не секрет, что ключом к успеху радиолюбителя является эффективная антенна. При современном насыщении эфира радиолюбителей это утверждение набирает еще существенное значение, поскольку слабые сигналы глушатся среди помех. Любой радиолюбитель рано или поздно приходит к выводу, что только с хорошей антенной системой можно достигнуть спортивного успеха. Никто еще не отменял старинное утверждение, что «Хорошая антенна лучше самого хорошего усилителя».

Идеальной антенны, дающей отличные результаты при различных условиях, не существует. Поэтому перед любым радиоинженером встает вопрос выбора типа антенны, наиболее максимально подходящей для его требований [1].

В 60-х годах К. П. Харченко была предложена антенна с конструкцией в виде восьмерки. Этот вариант оказался не критичным к материалам и размерам при изготовлении, имеет хорошее согласование с отходящим кабелем. В ней удачно сочетаются кратные элементы синфазной антенной решётки с одной точкой питания.

В предисловии книги «УКВ антенны», выпущенной в 1969 г., К. П. Харченко сообщил, что многие радиолюбители, используя зигзагообразные антенны, вели приём телевизионных передач в диапазоне МВ, в том числе от телецентров, удалённых на 80, 120, 200 и даже 300 км. И действительно, из истории техники того времени можно узнать, что в удалённых от телецентров местностях зигзагообразные антенны вытесняли антенны «волновой канал» и другие конструкции. Кроме этого, антенны Харченко были также удостоены внимания военных, воспользовавшихся их положительными качествами в радиорелейной связи диапазона ДМВ. Однако более широкого распространения эти антенны не получили, поскольку в это время рынок обеспечивали известные антенны типа «волновой канал».

Эффективность зигзагообразной антенны можно повысить за счёт улучшения направленности, применив экран-рефлектор, отстоящий от основного полотна на λср/4. Это может привести к увеличению коэффициента усиления до 14,6 дБи.

Вид конструкции антенны типа Харченко приводится на рисунке 1.

C:\Users\Кобра\Desktop\1218-1280.jpg

Рис. 1. Конструкция антенны Харченко с рефлектором.

 

За счёт дополнительной модернизации активного рефлектора, можно ещё больше улучшить характеристики предложенного решения. Особенно это касается увеличения коэффициента усиления и его выравнивания на верхних частотах интервала. Кроме того, антенна в широком диапазоне частот имеет КСВ менее двух [2].

При расчете антенны Харченко придерживаются тех же принципов, что и при расчете любой антенны. Вначале идет приблизительный расчет конструкции, основанный на теории, а затем полученные параметры уточняются в специальных математических программных продуктах, где основами расчетов является Максвелловская система уравнений, например программа MMana-GAL.

Предположим, требуется усилить сигнал 3G модема от оператора Мегафон, работающий на частоте 2100 МГц. Согласование точек питания антенны требуется обеспечить на волновое сопротивление Z=75 Ом. Сотоваясвязь 3-го поколения 3G/UMTS2100, как известно, в России работает на частотах Uplink 1920–1980 МГц и Downlink 2110–2170 МГц [3].

C:\Users\Кобра\Desktop\Clip2net_160118014702.png

Рис. 2. Распределение частот операторов Скайлинк, Мегафон, МТС, Билайн в стандарте 3G/2100

 

Исходя из рисунка 2, можно сказать, что полоса частот сотовой связи 3 поколения МГц для любого из представленных операторов. В процессе моделирования антенны требуется достичь хорошей направленности главного лепестка диаграммы направленности для получения хорошего усиления сигнала. На рисунке 3 показан вид диаграммы направленности в полярной системе координат.

C:\Users\Кобра\Desktop\Clip2net_160118021542.png

Рис. 3. Диаграмма направленности антенны

 

Так как необходимо спроектировать антенну на прием в диапазоне 2125–2140 МГц, возьмем среднюю частоту сигнала МГц. Каждая сторона антенны должна иметь длину, равную , где ,. Оптимальным вариантом является коэффициент к=0.25 со стороны хорошего согласования зажимов антенны линией питания, а со стороны усиления-0.375 [2].

Рассчитаем стороны l антенны.

м;

Диаметр проводника излучателя выберем равным 0.2 см. Если не будет хватать усиления и согласования, увеличим это значение на несколько порядков.

Оптимальный угол между проводниками со стороны хорошего согласования

За антенной на расстоянии см. установим экран-рефлектор для улучшения усиления.

Моделирование антенны в программном продукте MMana-GAL показало следующие характеристики:

C:\Users\Кобра\Desktop\4.png

Рис. 3. Диаграмма направленности антенны Харченко

 

C:\Users\Кобра\Desktop\3.pngC:\Users\Кобра\Desktop\1.png

Рис. 4. Коэффициент стоячей волны и усиление соответственно

 

Как видно на графиках, параметры получились лучше некуда! Антенна может принять сигнал в своем рабочем диапазоне с усилением 13–14 дБ по отношению к диполю, а отношение излучения вперед/назад в 20 раз. График КСВ также показывает, что можно обойтись без согласующего устройства.

Таким образом, предложено оптимальное решение усиления сигнала 3-го поколения при слабой мощности приема. Остается только узнать, в каком направлении находится ближайшая базовая станция сети Мегафон, чтобы направить прием в эту сторону.

 

Литература:

 

  1.                Karl Rothammel, «Antennenbuch», Militarverlag der Deutschen Demokratishen Republic (VEB), Berlin, 1968.
  2.                К. П. Харченко, «Антенны УКВ», 1969г.
  3.                Электронный ресурс, сайт: http://www.exclusive-comfort.ru/faq-chastoty-svyazi-gsm.shtml, дата обращения: 17.01.2016г.
  4.                С. Н. Шабунин, Л. Л. Лесная, «Распространение радиоволн в мобильной связи»: Методические указания по курсу “Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах мобильной связи», Екатеринбург: УГТУ, 2000, 38 с.
  5.                М. Ю. Застела, «Основы радиоэлектроники и связи», Казань: ЗАО «Новое знание», 2009.-340 с.
Основные термины (генерируются автоматически): антенна, диаграмма направленности антенны, сторона, увеличение коэффициента усиления, хорошее согласование.


Ключевые слова

антенна Харченко, сеть третьего поколения, 3G модем, усиление сигнала 3G модема от Мегафон.

Похожие статьи

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной...

Погребной А. А., Никитин Д. М., Мороз Ф. В., Мальцев А. Н., Побережный И. А., Свиридов А. Н. Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности...

Расчёт Н-секториальной рупорной антенны с разными видами...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Максимизация направленности фазированных антенных...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Интерполяция матрицы рассеяния антенны бегущей волны

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Разработка дипольной антенны | Статья в журнале...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Одиночный элемент антенной решетки станции...

Сужение ДН с ростом коэффициента усиления (КУ) может быть реализовано в вертикальной антенной решетке.

На одной стороне изготовлены излучающий элемент, цепи питания, управления и согласования.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

- Усиление передающей антенны

коэффициент усиления передающей антенны, дБ

где – среднее значение высотных отметок местности на профиле интервала на расстоянии от 3 до 15 км от передающей антенны в сторону точки приёма; – высотная отметка местности в...

Исследование широкополосной вибраторной антенны

Рис. 4. Диаграмма направленности. Расчет параметров антенны при изменении расстояния между вибраторами.

В результате чего на интервале от 92–116 МГц изменение расстояния между вибраторами вызывает увеличение коэффициента стоячей волны в каждой...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной...

Погребной А. А., Никитин Д. М., Мороз Ф. В., Мальцев А. Н., Побережный И. А., Свиридов А. Н. Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности...

Расчёт Н-секториальной рупорной антенны с разными видами...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Максимизация направленности фазированных антенных...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Интерполяция матрицы рассеяния антенны бегущей волны

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Разработка дипольной антенны | Статья в журнале...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Одиночный элемент антенной решетки станции...

Сужение ДН с ростом коэффициента усиления (КУ) может быть реализовано в вертикальной антенной решетке.

На одной стороне изготовлены излучающий элемент, цепи питания, управления и согласования.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

- Усиление передающей антенны

коэффициент усиления передающей антенны, дБ

где – среднее значение высотных отметок местности на профиле интервала на расстоянии от 3 до 15 км от передающей антенны в сторону точки приёма; – высотная отметка местности в...

Исследование широкополосной вибраторной антенны

Рис. 4. Диаграмма направленности. Расчет параметров антенны при изменении расстояния между вибраторами.

В результате чего на интервале от 92–116 МГц изменение расстояния между вибраторами вызывает увеличение коэффициента стоячей волны в каждой...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной...

Погребной А. А., Никитин Д. М., Мороз Ф. В., Мальцев А. Н., Побережный И. А., Свиридов А. Н. Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности...

Расчёт Н-секториальной рупорной антенны с разными видами...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Максимизация направленности фазированных антенных...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Интерполяция матрицы рассеяния антенны бегущей волны

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Разработка дипольной антенны | Статья в журнале...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Одиночный элемент антенной решетки станции...

Сужение ДН с ростом коэффициента усиления (КУ) может быть реализовано в вертикальной антенной решетке.

На одной стороне изготовлены излучающий элемент, цепи питания, управления и согласования.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

- Усиление передающей антенны

коэффициент усиления передающей антенны, дБ

где – среднее значение высотных отметок местности на профиле интервала на расстоянии от 3 до 15 км от передающей антенны в сторону точки приёма; – высотная отметка местности в...

Исследование широкополосной вибраторной антенны

Рис. 4. Диаграмма направленности. Расчет параметров антенны при изменении расстояния между вибраторами.

В результате чего на интервале от 92–116 МГц изменение расстояния между вибраторами вызывает увеличение коэффициента стоячей волны в каждой...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной...

Погребной А. А., Никитин Д. М., Мороз Ф. В., Мальцев А. Н., Побережный И. А., Свиридов А. Н. Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности...

Расчёт Н-секториальной рупорной антенны с разными видами...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Максимизация направленности фазированных антенных...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Интерполяция матрицы рассеяния антенны бегущей волны

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Разработка дипольной антенны | Статья в журнале...

Измерение диаграммы направленности двухзеркальной антенны Кассегрена и расчет коэффициента усиления исследуемой антенны по измеренной диаграмме направленности.

Одиночный элемент антенной решетки станции...

Сужение ДН с ростом коэффициента усиления (КУ) может быть реализовано в вертикальной антенной решетке.

На одной стороне изготовлены излучающий элемент, цепи питания, управления и согласования.

Выбор оптимальных технических параметров передающей...

- Усиление передающей антенны

коэффициент усиления передающей антенны, дБ

где – среднее значение высотных отметок местности на профиле интервала на расстоянии от 3 до 15 км от передающей антенны в сторону точки приёма; – высотная отметка местности в...

Исследование широкополосной вибраторной антенны

Рис. 4. Диаграмма направленности. Расчет параметров антенны при изменении расстояния между вибраторами.

В результате чего на интервале от 92–116 МГц изменение расстояния между вибраторами вызывает увеличение коэффициента стоячей волны в каждой...

Задать вопрос