Подцубний в А, Корбут В Н Національний технічний університет України «КПІ», радіотехнічний факультет Проспект Перемоги, 37, КПІ-РТФ, Київ, 03056, Україна Тел 380-44-454-94-25

Анотація – Розглянуто питання побудови пасивних радіоподовжувачів стільникових систем звязку Наведено конструкції антенно-фідерних пристроїв і дано їх основні характеристики

I                                       Введення

457,5 Дециметрові хвилі (ДЦВ), в діапазоні яких працюють стільникові системи звязку ΝΜΤ (453МГц, 463-467,5 МГц), GSM-900 (890-915 МГц, 935-960 МГц) І GSM-1800 (1755-1765 МГц, 1850 – 1860 МГц), СИЛЬНО загасають при проходженні крізь радіонепрозрачние перешкоди, наприклад, залізобетонні стіни будівель Це створює ряд незручностей ДЛЯ користувачів мобільним звязком, оскільки навіть у великих мегаполісах з розгорнутою мережею мобільного ЗВЯЗКУ ТА щільним покриттям сотами існують ЗОНИ, в яких звязок або не стійка, або відсутня взагалі

У деяких будівлях після проходження виклику (спрацьовування дзвінка телефону), доводиться шукати місце з достатнім для проведення сеансу звязку рівнем сигналу Це незручно, а в ряді випадків і неможливо

Відсутність звязку пояснюється тим, що при майже однаковій чутливості приймачів базової станції (БС) і мобільної станції (МС), потужності ЇХ передавачів істотно відрізняються У БС вона значно більше ніж у МС Тому, рівень сигналу від БС після проходження крізь радіо-непрозоре перешкоду (стіну будівлі) у більшості випадків достатній для прийому МС Водночас слабкий вихідний сигнал МС минулий КРІЗЬ радіонепрозрачное перешкода слабшає настільки, ЩО його рівень виявляється недостатнім ДЛЯ забезпечення стійкого звязку з БС Тому ДЛЯ забезпечення стійкого звязку доводитися шукати таке місце в будинку, в якому сигнал, випромінюваний МС І відбитий в напрямку БС, буде мінімально ослаблений, наприклад, біля вікна

У зонах з гарантованим покриттям існують також місця, в яких навіть зміною місця розташування І переміщенням МС домогтися звязку з БС не вдається До них відносяться залізобетонні підвали, в яких часто розташовуються різні установи, контори, майстерні, офіси та кафе

Відсутність мобільного звязку в таких закладах може істотно вплинути на їх роботу і популярність, ЩО неминуче призведе до небажаних збитків Рішення проблеми забезпечення впевненою ЗВЯЗКУ здійснюється ретрансляторами-репітерами (РР) відповідного частотного діапазону, які складаються з двонаправленого підсилювача І двох антен – внутрішньої і зовнішньої

Використання РР для багатьох користувачів мобільних телефонів, в яких звязок нестійка, не завжди прийнятно з фінансових міркувань, оскільки ВАРТІСТЬ РР становить від 500 до 700 $ Забезпечити звязок невеликій групі користувачів у багатьох випадках можна за допомогою пасивних радіо-подовжувачів (ПРУ) Відомі ПРУ [1] містять зовнішню, спрямовану, високопіднятих і слабонаправленную в горизонтальній площині, внутрішню антени, зєднані між собою коаксіальним кабелем Таке рішення обмежує користувачів у виборі оператора мобільного звязку, так як не дозволяє одночасно працювати з декількома операторами через вузької діаграми спрямованості високопіднятою антени

II                              Основна частина

Розроблено кілька конструкцій ПРУ, в яких використані дві антени з круговою діаграмою спрямованості Це антени від радіостанції «Алтай», допрацьовані для діапазону хвиль стандарту GSM-900 а також коаксіальні антени типу Sleeve antenna [2] Антени між собою зєднувалися коаксіальними кабелями типу BELDEN НЮОО, 5D-FB PEEG, Н155, RG-6 / U і RG-58

Необхідні величини коефіцієнта посилення (КУ) антен і допустимі втрати у фідері визначалися розрахунковим шляхом Спочатку визначалася ефективність використання відповідного типу антени і кабелю, а потім проводилися експериментальні дослідження конструкцій ПРУ

Перша конструкція ПРУ складалася з двох ненапрямлених антен кругового випромінювання від автомобільної радіостанції «Алтай» з коефіцієнтом посилення (КУ) 3 дБ, які представляють собою несиметричні штирові вібратори, спеціально укорочені для роботи в діапазоні хвиль використовуваних системою ЗВЯЗКУ GSM-900 В якості фідера обраний коаксіальний кабель 5D-FB PEEG завдовжки 5 м, що має коефіцієнт загасання (КЗ) в заданому діапазоні частот 0,2 дБ / м (рис1)

Одна ІЗ антен була поміщена в підвал, де МС фіксувала повна відсутність звязку з БС, а друга

– назовні будівлі, де на індикаторі стільникового телефону спостерігався близький до максимального сигнал Після монтажу ПРУ в підвалі зявилася звязок з БС Індикатор рівня сигналу телефону показав

4 мітки

2 Експериментально встановлено, що стійка звязок МС з БС забезпечується на відстані 1,5 м ВІД внутрішньої антени

Рис 1 Пасивний радіоподовжувач Fig 1 Passive radio extender

Результати близькі до вищевказаних отримали при випробуваннях другий конструкції ПРУ, в якій використані як внутрішня так і зовнішня антени коаксіального типу Sleeve antenna, докладний опис і розрахунок яких наведені в [2] на стор 109

Ефективність ПРУ з коаксіальними антенами повністю залежить від типу застосовуваного кабелю Найкращі результати отримані при зєднанні антен кабелями типу BELDEN НЮОО, 5D-FB PEEG, Н155 Дешеві кабелі типу RG-6 / U і RG-58, виявилися практично непридатними для використання в ПРУ

Заміна внутрішньої штирьовий антени на антену надширокосмугові, логоперіодична, вібраторних (патент України № 1) типу ЛНА-900, розроблену на радіотехнічному факультеті НТУУ «КПІ», яка розташовувалася в кутку приміщення, дозволила досягти зони стійкого звязку в напрямку максимального випромінювання антени до 3 м (рівень сигналу на індикаторі телефону – 5 міток) Перевагою антени є високий КУ (10,5 дБ) і відсутність додаткових пристроїв симетрування й узгодження, функцію яких виконує конструкція антени

Антена типу ЛНА-900 була також випробувана в якості зовнішньої антени ПРУ Її застосування збільшило рівень сигналу БС у приміщенні і поліпшило стійкість звязку, однак звязок при цьому забезпечувалася лише тільки з тією БС, у бік якої була спрямована антена

В експериментах використовувалися дві одночасно працюють МС типу Nokia 1100 і Motorola SLVR з картками різних операторів

III                                  Висновок

1 Використання ПРУ дозволяє забезпечити впевнену звязок мобільного та базової станцій в радіонепрозрачном приміщенні на відстані до

3 метрів від внутрішньої антени, розміщеної в приміщенні

2 Простота конструкції і низька вартість коаксіальних антен дозволяє рекомендувати їх для масового застосування

IV                           Список літератури

[1] Корсак в Ф, Максименко Ю Я, Мікрюков А С, Олійник В Ф Про використання пасивних радіоподовжувачів в стільникових системах звязку Матеріали

10 Міжнародної Кримської конференції «СВЧ – техніка та телекомунікаційні технології» – Севастополь, 2001 с 253-254

[2] К Ротхаммель Антени Том 2 – Мінськ:, З-під «Наше місто», 2001 – 414 с

ANTENNA ASSEMBLY FOR PROVISION THE COMMUNICATION IN THE REGIONS DIFFICULT TO ACCESS

Korbut V N, Poddubny V A

National Technical University of Ukraine «ΚΡΙ», Radio Department 37 Peremoga Ave, KPI – RTF, Kiev, 03056, Ukraine Tel 380-44-454-94-25

Annotation – Considered in this paper are the problems of design of subscriber’s passive antenna for cellular communication systems Antennas assembly design and its basic specification were considered

I                                         Introduction

stable communication realization is performed by means of rebroadcasting transmitters (RT) They consist of two- directional amplifier and two antennas – internal and external Using RT by mobile phones subscribers is not acceptable for economic reasons They cost from 500 up to 700 USD For small group of users communication can be provided by means of passive rebroadcasting antenna (RA)

II                                        Main Part

Some kinds of RA design have been developed They used two antennas with circular pattern These were antennas of radio station «Altay», redesigned for the band GSM-900 and coaxial antennas of Sleeve type Antennas were connected with each other using coaxial cables BELDEN H1000, 5D-FB PEEG, H155, RG-6/U and RG-58

First design of RA consists of two antennas with circular pattern with the gain 3dB from radio station «Altay» Antennas were connected with each other using coaxial cable 5D-FB PEEG 5 meters long This design provided stable communication of subscriber’s station with base station on the distance 15 -2m from internal antenna

Efficiency of RA on the base of coaxial antennas is completely determined by the type of cable used The best results were obtained using cables BELDEN H1000, 5D-FB PEEG, H155

Using of logo periodical antenna ЛНА-900 as internal one has increased the size of stable communication zone up to 3 m Antenna ЛНА-900 has been tested as an external antenna of RA That has increased level of signal from the base station indoors and improved stability of communication Communication was provided only in the direction of antenna main lobe

III                                       Conclusion

1        Using RA provides stable communication of subscribers and base stations indoor (radiopaque) at the distance up to 3 m from internal antenna, situated indoors

2        Simplicity and low cost of coaxial antennas makes it possible to apply them widely

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р