تحسين إشارة البلوتوث: طرق للمهرة. أنظمة الهوائي المستوي BlueTooth في الهواتف المحمولة اتصال هوائي خارجي بوحدة البلوتوث

الآن في كثير من الأحيان ينتجون هواتف ذكية أو هواتف أو أجهزة اتصالات مدمجة محول واي فاي... ويبلغ مدى الواي فاي حوالي مائة متر ، لكن الهواتف المزودة ببلوتوث تنقل وتستقبل الملفات فقط على مسافة لا تزيد عن عشرة أمتار. إذا كان لديك USB-blutooth لجهاز الكمبيوتر ، وكذلك هاتف بلوتوث ، لكنك ترغب في تحقيق زيادة في نطاق الاستقبال. كل هذا ممكن تمامًا ، لكن من الضروري تحسين USB-bluetooth.

حسنًا ، لنبدأ. نقوم بفك محول بلوتوث لجهاز الكمبيوتر ، وبعد ذلك تحتاج إلى تصحيح حالة البلوتوث وفحص لوحة المحول بعناية.

في جميع طرز المهايئ ، يوجد في نهاية اللوحة اتصال نحاسي مشابه للولب ، وفي الصورة رقم 1. هذا اللولب عبارة عن هوائي بلوتوث ، وسيتم لحام هوائي إضافي محلي الصنع به.

نحتاج إلى سلك نحاسي أحادي النواة يبلغ قطره من 0.4 إلى 0.8 مم. السلك مغطى بعزل الورنيش ولا داعي للتخلص منه نهائيا. سنقوم بلف السلك كما هو موضح في الصورة ، ثم نقوم بمعالجة طرف السلك النحاسي بالصنوبري ، ثم بالقصدير. يجب تنفيذ نفس الإجراء باستخدام ملف نحاسي في البلوتوث ، ولا تسخن لوحة المحول ، وقم بكل العمل بعناية فائقة.

بعد ذلك ، تحتاج إلى عمل ثقب في العلبة نفسها لمحول البلوتوث ، عند نقطة الخروج هوائي محلي الصنع... الآن سنغلق اللوحة بعناية شديدة في العلبة. لذا فإن البلوتوث الذي تمت ترقيته جاهز ، مما يعطي زيادة في نطاق الاستقبال بمقدار 4 مرات.

لزيادة نطاق الاستقبال ، يمكنك أن تأخذ سلكًا طويلًا بما يكفي ليتم تغطيته بالعزل ، وتحتاج إلى تجريد الطرف ولفه بالهوائي ، ويمكن ربط الطرف الثاني بمسمار صغير مدفوع في الحائط.

العديد من الشركات مثل Hitachi Metals و Murata و Yocowo و Antek Wireless و Centurion وغيرها تنتج بالفعل مجموعة واسعة من الهوائيات المستخدمة في الاتصالات الهاتفية الخلوية والمصممة خصيصًا لأنظمة Bluetooth باستخدام مواد خزفية ذات خصائص RF جيدة.

أصدرت شركة Hitachi Metals هوائيات "تكوين القطب الكهربائي من النوع E" (الشكل 28) مناسبة تمامًا لتطبيقات Bluetooth. المساحة المطلوبة للهوائي الجديد صغيرة جدًا (15 × 3 × 2 مم) ، وهي غير حساسة لموقع الأجزاء الطرفية ، ويمكن صنعها كهوائي بلوري عالي الأداء للبلوتوث ، وسهل الاستخدام.

أرز. 28

أنتيك وايرلس إنك لقد طور هوائيًا جديدًا بتردد 2.4 جيجا هرتز بتصميم بارع يفوق فعليًا أي مواصفات مشروع ، وهو مصغر ويمكن تثبيته في أي جهاز تقريبًا. الهوائي قابل للتطبيق في العديد من التطبيقات مثل نقل الفيديو اللاسلكي ، ومعدات الصوت ، وسماعات الرأس ، وأجهزة المودم ، أجهزة كمبيوتر محمولةوالهواتف المحمولة والأجهزة المحمولة الأخرى التي تستخدم بروتوكولات Bluetooth و IEEE 802.11 و HomeRF.

طورت Centurion International هوائيًا داخليًا PIFA ، أو اختلافات الهوائي المسطحة ، لاستخدامها في أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تستخدم تقنية Bluetooth. الهوائي الجديد يمكّن مصنعي أجهزة الكمبيوتر من التطور أجهزة محمولةالتي ترتبط بسهولة الهواتف المحمولةوأنظمة المراسلة تتصل بالإنترنت بمعدلات بيانات عالية.

شركة موراتا للتصنيع بدأ تصنيع وبيع هوائيات عازلة مدمجة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة باستخدام تقنية Bluetooth (الشكل 29). أبعاد الوحدة سلسلة جديدة G2 - 15 × 5.8 × 7.0 ملم.

أرز. 29

شركة ميازاكي ماتسوشيتا للصناعات الكهربائية المحدودة. تطلق هوائيًا فائق الصغر لأجهزة Bluetooth (30). الهوائي مصنوع على قاعدة من السيراميك ويبلغ قياسه 5x1.2x1.2 ملم. إنه أصغر هوائي في صناعة البلوتوث. خصائص الهوائي هي كما يلي: تردد التشغيل 2.4 جيجا هرتز ، كسب -2 ديسيبل ، نسبة موجة الجهد الدائمة (VSWR) 2.0.

TDK Corp. تقوم بتصنيع هوائيين صغيرين نصف الموجة (7 × 7 مم) للاستخدام في المنتجات القائمة على تقنية Bluetooth. الهوائي CANPB0715 له ربح قدره -5 ديسيبل ، والهوائي CANPB0716 له كسب 3 ديسيبل. معظم الهوائيات الصغيرة الأخرى هي هوائيات ربع طول الموجة. استخدامها ممكن فقط في الحجم الأكبر أجهزة محمولةمثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، حيث يتم وضع الأرض لهيكل الجهاز.

في السابق ، كان للهوائيات تكوينان أساسيان: هوائي عكسي غير متوازن من النوع F وهوائي مسطح. هوائي F المقلوب له جانب مفتوح والآخر مؤرض لتقليل الحجم ، لكن الجانب المفتوح يتأثر بالإلكترود الأرضي.

أرز. ثلاثين

لذلك ، يلزم وجود مساحة كبيرة لتحقيق خصائص الهوائي في مساحة معينة ، ويجب توخي الحذر عند تصميم ترتيب المكونات الطرفية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الهوائي المسطح حساس للغاية (مكاسب عالية) وله خصائص اتجاهية قوية ، مما يجعله غير مناسب لتطبيقات البلوتوث حيث تكون الاتجاهات متعددة الاتجاهات مطلوبة.

يتميز نوع الهوائي ، الذي طورته شركة Hitachi Metals ، بمزايا فريدة للهوائي العكسي من النوع F ، ولكنه يشتمل على أقطاب تأريض على كلا الجانبين ويضيف قطبًا كهربائيًا مركزيًا مدببًا. بعبارة أخرى ، يمكن تصغير التكوين الكهربائي الجديد من النوع E الذي ابتكرته شركة هيتاشي للمعادن ولا يؤثر بشكل كبير على الأقطاب الكهربائية القريبة من الأرض. كلما كان الهوائي أصغر ، قل تأثير الهيكل على معلماته.

يتيح لك تحليل جميع تصميمات الهوائي لنظام Bluetooth ، الوارد أعلاه ، تحديد معلمات الهوائي الرئيسية المدرجة في مواصفات الهوائي ، والتي على أساسها يمكنك اختيار طريقة لتصميم هاتف خلوي بهوائي مثل هذا.

مواصفات هوائي البلوتوث:

نطاق تردد العمل: 2400 ... 2500 ميجا هرتز ؛

متوسط ​​الكسب: -3 ديسيبل ؛

مقاومة الإدخال: 50 أوم ؛

VSWR: 3 أو أقل.

في عملية تصميم نظام الهوائي ، من الضروري:

قم بتحسين سطح الأرض (يسمى أحيانًا ثقل الموازنة) ، أي العثور على الملء الأمثل للسطح الداخلي لحالة الهاتف مع المناطق الموصلة. في الوقت الحاضر ، يتم ذلك غالبًا عن طريق طلاء الأجزاء الفردية من الهيكل بطلاء موصل.

الهدف من تصميم الهوائي هو الحصول على مخطط الإشعاع المطلوب (DP) والمطابقة الجيدة في نطاق تردد التشغيل.

مستو أنظمة الهوائي BlueTooth في هاتف خليوي

كالينيتشيف ، أ. كوروشين ، ف.نيديرا

أنظمة BlueTooth Planar Antenna في الهواتف المحمولة

تتناول المقالة تطبيق هوائيات microstrip المستوية في نظام الاتصال اللاسلكي المحلي Bluetooth. يتم النظر في تصميمات وطرق تحليل هوائي السيراميك المستوي ، مع مراعاة الخسائر في السيراميك. للتحليل العددي للهوائي في السكن ، تم استخدام برنامج HFSS. بالنسبة لهاتف معين ، تم إجراء الحسابات التالية: التوزيع الحالي على سطح المعدن ، مغطى بعازل كهربائي ، وجسم الهاتف ، وأنماط اتجاهية لاتجاهات مختلفة للهاتف الخلوي. يتم تقديم نظرة عامة على هوائيات Bluetooth التسلسلية ، بالإضافة إلى توصيات لتركيب هذه الهوائيات في الهيكل.

مقدمة

ساهمت زيادة سرعة تبادل المعلومات في التنمية أنظمة لاسلكيةاتصالات على مستوى "المنزل". أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة ومشغلات الأقراص المضغوطة و MP3 وكاميرات الصور الرقمية والفيديو وغيرها الكثير الأجهزة الرقمية(الشكل 1) ، وغالبًا ما تكون مرتبطة ببعضها البعض وب أجهزة كمبيوتر ثابتة، خلقت مشكلة في اتصالهم.

الشكل 1. نظام اتصال محلي قصير المدى يستخدم تقنية Bluetooth اللاسلكية

أصبح الكبل غير مريح - تحتاج إلى الاتصال كثيرًا ، وتكون أبعاد الكبل نفسه مع الموصلات تقريبًا أكبر من الجهاز الفعلي المراد توصيله ، وما إلى ذلك. على هذه الخلفية ، أهمية اللاسلكي التقنيات المحلية WLAN (شبكة المنطقة المحلية اللاسلكية) ، توفر اتصالاً بدون تلامس للجهاز بقرص الكمبيوتر المضيف.

نتيجة لذلك ، تم اقتراح النظام وتطويره بسرعة. لاسلكيبلوتوث (الشكل 1). في طيف الترددات الراديوية ، يتم تخصيص 79 قناة له في النطاق 37 ميجاهرتز (حوالي 2 ميجاهرتز لكل منهما) في النطاق 2.4465-2.4835 جيجاهرتز.

الجوهر معيار بلوتوثفي المعدات الأجهزة الإلكترونيةأجهزة الإرسال والاستقبال التي تعمل بتردد 2.45 جيجاهرتز ، بمدى يصل إلى 10 أمتار ومعدل نقل بيانات يصل إلى 1 ميجابت / ثانية. إمكانيات تطبيق هذه الأجهزة لا حصر لها حقًا. سماعات لاسلكيةالماوس ولوحة المفاتيح الاتصال الهواتف المحمولةوأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، تبادل المعلومات بين أجهزة كمبيوتر الجيب - فقط للإدراج.

يعمل نظام Bluetooth في النطاق المعتمد 2.45 جيجاهرتز (ISM - الصناعة والعلوم والنطاق الطبي للتطبيقات الصناعية والعلمية والطبية) ، مما يسمح باستخدام أجهزة Bluetooth بحرية في جميع أنحاء العالم. تستخدم التقنية قفز التردد (1600 قفزة / ثانية) مع انتشار الطيف. أثناء التشغيل ، ينتقل جهاز الإرسال من تردد تشغيل إلى آخر وفقًا لخوارزمية شبه عشوائية. يُستخدم تقسيم الوقت للفصل بين قناتي الاستقبال والإرسال (الشكل 2). يتم دعم نقل البيانات المتزامن وغير المتزامن ويتم توفير التكامل مع TCP / IP. تتم مزامنة الفترات الزمنية لإرسال الحزم ، حيث يتم إرسال كل منها بترددها الخاص للإشارة الراديوية.

الشكل 2. تبادل البيانات البديل بين الجهاز أ والجهاز ب

يجب أن يكون استهلاك الطاقة لأجهزة Bluetooth في حدود 0.1 وات. يحتوي كل جهاز على 48 بت فريد عنوان الشبكةمعيار متوافق مع التنسيق الشبكات المحلية IEEE 802.

مبدأ التصميم الأساسي لأنظمة البلوتوث هو استخدام طيف الانتشار بقفزات التردد (FHSS - طيف انتشار قفزات التردد). نطاق التردد الكامل 2.402 ... 2.480 جيجا هرتز المخصص لاتصالات راديو Bluetooth مقسم إلى قنوات تردد N. عرض النطاق الترددي لكل قناة هو 1 ميجا هرتز ، وتباعد القنوات 140 ... 175 كيلو هرتز. تُستخدم مفاتيح تحويل التردد لتشفير معلومات الحزمة.

بالنسبة للولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا ، N = 79. الاستثناء هو إسبانيا وفرنسا ، حيث يتم استخدام 23 للبلوتوث. تردد قنوات... يتم تغيير القنوات وفقًا لقانون شبه عشوائي بتردد 1600 هرتز. يسمح دوران التردد المستمر لواجهة راديو Bluetooth ببث المعلومات عبر نطاق ISM بأكمله وتجنب التداخل من الأجهزة التي تعمل في نفس النطاق. إذا كانت هذه القناة صاخبة ، فسيتحول النظام إلى قناة أخرى ، وسيستمر ذلك حتى يتم العثور على قناة خالية من التداخل.

بداية سريعةتم تسهيل أنظمة Bluetooth بشكل كبير من خلال بساطة الهيكل. وهو يشتمل على وحدة إرسال واستقبال راديو ووحدة تحكم في الاتصال (تُعرف أيضًا باسم المعالج) و جهاز التحكم، والذي يقوم بالفعل بتنفيذ بروتوكولات البلوتوث المستويات العليابالإضافة إلى واجهة مع جهاز طرفي. علاوة على ذلك ، إذا كان جهاز الإرسال والاستقبال ووحدة التحكم في الاتصال عبارة عن دوائر دقيقة متخصصة (متكاملة أو هجينة) ، فسيتم تنفيذ أجهزة التحكم في الاتصال على وحدات التحكم الدقيقة القياسية أو معالجات الإشارات أو دعم وظائفها وحدات المعالجة المركزيةأجهزة طرفية قوية (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة).

الى جانب ذلك ، في أجهزة البلوتوثاستخدام الدوائر المتكاملة المستخدمة في التطبيقات الأخرى ، حيث تم إتقان نطاق الميكروويف 2 جيجا هرتز بشكل جيد ، والحلول التقنية المدمجة في Bluetooth لا تحتوي في حد ذاتها على الكثير من الجدة. في الواقع ، فإن مخطط التعديل واسع الانتشار ، وتكنولوجيا طيف انتشار القفز على التردد متطورة بشكل جيد ، والطاقة منخفضة.

مفتاح نجاح تقنية Bluetooth هو جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي. كانت التكلفة المنخفضة والطاقة المنخفضة هي الاعتبارات الأساسية في كل من تنفيذ مواصفات الواجهة (رابط هوائي قصير) وفي تصميم جهاز الإرسال والاستقبال. تتيح لك تقنية Bluetooth إنشاء جهاز إرسال واستقبال أحادي الشريحة ، يجمع بين الترددات الراديوية ودائرة المعالجة الرقمية على شريحة سيليكون واحدة.

جهاز إرسال واستقبال بلوتوث

يمكن تقسيم جهاز الإرسال والاستقبال Bluetooth إلى ثلاث مجموعات وظيفية (الشكل 3). تحتوي وحدة الراديو على محولات HF لأعلى ولأسفل ، ونطاق أساسي IF ، ومرشح قناة ، ومُعدِّل / مزيل تشكيل ، ومُركِّب تردد.

الشكل 3. العناصر الرئيسية لجهاز الإرسال والاستقبال Bluetooth

تقوم وحدة الراديو بتحويل إشارة FM بتردد 2.45 جيجاهرتز إلى تيار بت والعكس صحيح. الهوائي عنصر مهم جدًا في النظام. يجب أن يكون الهوائي متعدد الاتجاهات وله كسب قدره 0 dBi ، ويجب ألا يتداخل وجود المستخدم مع انتشار الإشارة. نظرًا للطول الموجي الصغير عند 2.45 جيجاهرتز ، فإن حجم الهوائي محدود ببضعة سنتيمترات.حاليًا ، غالبًا ما يتم استخدام الهوائيات المسطحة أو الهوائيات PIFA ، ومع ذلك ، تم اقتراح تصميمات أصغر من النوع E على ركيزة خزفية. يُستكمل الهوائي بمرشح تمرير النطاق الذي يفصل التردد 2.45 جيجاهرتز عن نطاق ISM.

لتنفيذ أجهزة استقبال بسيطة وقوية واكتشاف غير متماسك ، تستخدم تقنية Bluetooth مفتاح تبديل التردد الثنائي (FSK) ، مع مسح نبض غاوسي حول قفز التردد ، بمعدل 1 ميغابت في الثانية. منطقة هذه الإشارة هي BT = 0.5 ، حيث B هو عرض النطاق ، T هي مدة النبضة ، مع مؤشر تشكيل من 0.28 إلى 0.35 ومدة نبضة 1 μs. يلغي FM الحاجة إلى AGC ، والذي يصعب تشغيله عند تبديل الترددات وعندما تصل البيانات على فترات زمنية غير منتظمة. تتكون الواجهة الأمامية لمستقبل الترددات الراديوية من محول هابط ومرشح ممر قناة وكاشف تردد.

يخصص مرشح القناة عرض نطاق قدره MHz 1 وله متطلبات انتقائية عالية إلى حد ما. نظرًا لأنه يجب مشاركة نطاق ISM مع أنظمة أخرى في النطاق (والتي قد تشمل أنظمة Bluetooth أخرى) ، يجب اتخاذ تدابير لمنع التشغيل البيني بين الأجهزة. عادةً ما يتم إنشاء مستقبل Bluetooth مع تحويل التردد إلى أسفل (أي عندما تقع قناة المرآة في نطاق IF). لفصل أنظمة Bluetooth العاملة القريبة ، يجب أن تكون عوامل الحجب لقناة المرآة 20 و 30 و 40 ديسيبل للقنوات المجاورة الأولى والثانية والثالثة.

نظرًا لخصائص تشغيل نظام Bluetooth ، فإن المتطلبات الفنية للتشكيل البيني أكثر صرامة من حساسية جهاز الاستقبال.

لتغطية مسافة 10 m بقوة خرج 0 dBm ، تكون حساسية المستقبل P min = -70 dBm كافية. مع مراعاة سوية الضوضاء عند دخل المستقبل البالغ 114 dBm (في نطاق ضوضاء 1 MHz) والمتطلبات عند خرج مسار الاستقبال K m = 21 dB ، لضمان أقصى معدل خطأ في إرسال المعلومات BER = 0.1 ٪ ، نحصل على أن رقم الضوضاء هو 13 ديسيبل ... يتم حساب هذه القيمة من صيغة الحساسية

P دقيقة = -174 ديسيبل ميلي واط + NF + 10lgB + a + K · m ، (1)

حيث -174 ديسيبل هي طاقة الضوضاء الحرارية (kTB) في عرض نطاق ترددي قدره 1 هرتز درجة الحرارة العادية؛ NF - رقم الضوضاء ، ديسيبل ؛ ب - نطاق التردد أمام مزيل التشكيل ، 1 ميجا هرتز ؛ أ - عتبة الاستجابة ، أ = 3 ديسيبل ؛ ك م - المعامل حسب نوع التعديل.

بالمقارنة مع رقم الضوضاء الذي تم تحقيقه حتى الآن ، والذي يقل كثيرًا عن 13 ديسيبل ، يبدو أن هذا رقم ضعيف إلى حد ما. ومع ذلك ، فإن هذا المطلب المنخفض يسمح باستخدام مكونات منخفضة التكلفة وخاسرة ويوفر الحماية ضد إشارات التداخل (الركيزة وأسلاك الطاقة).

حساب النطاق الديناميكي لجهاز استقبال Bluetooth

يمكن تقدير الحد الأعلى للمدى الديناميكي بمستوى منتج تشويه التشكيل البيني من الدرجة الثالثة ، إذا افترضنا وجود إشارتين عند الإدخال بترددات قناتين متجاورتين.

إشارتان بترددان f 0 + D f و f 0 + 2D f تنتجان منتج تشويه للتشكيل البيني من الدرجة الثالثة P IM3 في القناة الراديوية المدروسة بتردد f 0. يعتمد مستوى قدرة المنتج P IM3 على إشارة الدخل للقدرة المتداخلة P في والمعلمة غير الخطية للمستقبل بأكمله - نقطة اعتراض من الدرجة الثالثة IP 3 - وتساوي:

P IM3 = 3P في - 2IP 3 [ديسيبل]. (2)

خالية من التشويه النطاق الديناميكييتم تحديده من حالة أن التشوهات ذات الأصل الخطي وغير الخطي لها نفس التأثير على التشوه في مزيل التشكيل وتقلل أيضًا من اكتشاف الإشارة الخاصة. وهذا يعني أنه لكي لا يتجاوز معدل الخطأ في البتات (BER) القيمة نفسها البالغة٪ 0.1 ، التي تم ضبطها عند تحديد الحساسية ، من الضروري أن تكون قدرة الإشارة المستقبلة أعلى بمقدار 3 ديسيبل من مستوى الضوضاء (الذي يتوافق مع حساسية المستقبل Pmin ). لذلك ، تم الحصول على IP3 = -16 dBm في المعادلة (2) ، بشرط أن يكون منتج التشكيل البيني PIM3 مساويًا لحساسية المستقبِل ، وإشارات التداخل لها قدرة 0 dBm ، ويكون التداخل موجودًا على مسافة 1 m .

بدمج قيمة IP3 = -16 ديسيبل ميلي واط مع حساسية المستقبل P min = -70 ديسيبل ميلي واط ، من (1) و (2) نحصل على أن النطاق الديناميكي الخالي من التشويه (SFDR) لمستقبل Bluetooth يجب أن يكون مساويًا لـ

SFDR = 2/3 (IP 3 - (P min + 3dB)) = 50 ديسيبل. (3)

كتلة جهاز الإرسال بسيطة جدًا أيضًا. يتم الحصول على تعديل GFSK الثنائي عن طريق التعديل المباشر لمذبذب FM المحلي. وبالتالي فإن عمليات التحويل الإضافية غير ضرورية. يتم ترشيح إشارة النطاق الأساسي Gaussian للحفاظ على عرض نطاق قدره MHz 1 كما هو مطلوب لأنظمة FM العاملة في نطاق 2.45 GHz ISM. لا يفرض تعديل الغلاف الغاوسي متطلبات عالية على الخطية لمرحلة خرج المرسل ، ويمكن هنا استخدام مكبرات الصوت من الفئة C الاقتصادية.

تبلغ طاقة جهاز إرسال Bluetooth حوالي 0dBm (يمكن استخدام أقصى طاقة تصل إلى 20dBm). بالنسبة لمستويات الطاقة التي تزيد عن 0 ديسيبل ميلي واط ، يتم تطبيق التحكم في قدرة الحلقة المغلقة.

حساب مدى الهاتف الخلوي في نظام البلوتوث

من المعروف أن قوة إشارة الراديو عند نقطة الاستقبال P n تساوي:

حيث P هي القدرة المنبعثة من المرسل ؛ G m هو أقصى كسب لهوائي الإرسال ؛ A eff.m - أقصى مساحة فعالة لهوائي الاستقبال (متناسبة مع المنطقة الهندسية للهوائي) ؛ F (،) - وظيفة مخطط إشعاع هوائي الإرسال ؛ F "("، ") - وظيفة مخطط اتجاه هوائي الاستقبال.

من هذه الصيغة ، يمكنك الحصول على أقصى مدى للاتصالات اللاسلكية ، بشرط أن تكون الهوائيات موجهة نحو بعضها البعض ،

حيث P n.min هي حساسية المستقبل ، في حالتنا P n.min = 10-10 W (-70 dBm).

بالتعويض في الصيغة (4) قوة المرسل P = 10-3 W ، G m = 0.5 ، A eff.m = 25 · 10 -6 (5 × 5 مم) ، نحصل على r m = 3 m.

تتوافق هذه القيمة تقريبًا مع متطلبات نظام Bluetooth ، ويمكن أن تكون بمثابة نقطة انطلاق لحساب هندسة الهوائي ، حيث يتم تحديد باقي الخصائص وفقًا لمعيار شريحة جهاز الإرسال والاستقبال.

هوائيات Bluetooth (نظرة عامة على الشركات المصنعة والحلول)

العديد من الشركات مثل Hitachi Metals و Murata و Yocowo و Antek Wireless و Centurion وغيرها تنتج بالفعل مجموعة واسعة من الهوائيات المستخدمة في الاتصالات الهاتفية الخلوية والمصممة خصيصًا لأنظمة Bluetooth باستخدام مواد خزفية ذات خصائص RF جيدة.

أصدرت شركة Hitachi Metals هوائيات "تكوين إلكترود من النوع E" (الشكل 4) مناسبة تمامًا لتطبيقات Bluetooth. المساحة المطلوبة للهوائي الجديد صغيرة جدًا (15 × 3 × 2 مم) ، وهي غير حساسة لموقع الأجزاء الطرفية ، ويمكن صنعها كهوائي بلوري عالي الأداء للبلوتوث ، وسهل الاستخدام.

الشكل 4. منظر لهوائي Hitachi Metals الخاص بالبلوتوث

أنتيك وايرلس إنك لقد طور هوائيًا جديدًا بتردد 2.4 جيجا هرتز بتصميم بارع يفوق فعليًا أي مواصفات مشروع ، وهو مصغر ويمكن تثبيته في أي جهاز تقريبًا. الهوائي قابل للتطبيق على مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل نقل الفيديو اللاسلكي ، ومعدات الصوت ، وسماعات الرأس ، وأجهزة المودم ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والهواتف المحمولة وغيرها من الأجهزة المحمولة التي تستخدم بروتوكولات Bluetooth و IEEE 802.11 و HomeRF.

طورت Centurion International هوائيًا داخليًا PIFA ، أو اختلافات الهوائي المسطحة ، لاستخدامها في أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تستخدم تقنية Bluetooth. يتيح الهوائي الجديد لمصنعي أجهزة الكمبيوتر تطوير أجهزة محمولة تتواصل بسهولة مع الهواتف المحمولة وأنظمة المراسلة ، وتتصل بالإنترنت بمعدلات بيانات عالية.

شركة موراتا للتصنيع بدأ تصنيع وبيع هوائيات عازلة مدمجة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة باستخدام تقنية Bluetooth (الشكل 5). أبعاد وحدة سلسلة G2 الجديدة هي 15x5.8x7.0 ملم.

الشكل 5. هوائي رقاقة ANCG22G41 موراتا

شركة ميازاكي ماتسوشيتا للصناعات الكهربائية المحدودة. تطلق هوائيًا فائق الصغر لأجهزة Bluetooth. الهوائي مصنوع على قاعدة من السيراميك ويبلغ قياسه 5x1.2x1.2 ملم. إنه أصغر هوائي في صناعة البلوتوث. خصائص الهوائي هي كما يلي: تردد التشغيل 2.4 جيجا هرتز ، كسب -2 ديسيبل ، نسبة موجة الجهد الدائمة (VSWR) 2.0.

الشكل 6. هوائي خزفي في علبة الهاتف الخلوي (صورة)

TDK Corp. تقوم بتصنيع هوائيين صغيرين نصف الموجة (7 × 7 مم) للاستخدام في المنتجات القائمة على تقنية Bluetooth. الهوائي CANPB0715 له ربح قدره -5 ديسيبل ، والهوائي CANPB0716 له كسب 3 ديسيبل. معظم الهوائيات الصغيرة الأخرى هي هوائيات ربع طول الموجة. لا يمكن استخدامها إلا في الأجهزة المحمولة الأكبر حجمًا ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، حيث يتم التأريض في حالة الجهاز. كان تطوير هوائيات نصف الموجة مطلوبًا للهواتف المحمولة.

الشكل 7. عرض ثلاثي الأبعاد لهوائي Bluetooth في علبة هاتف خلوي معدني (الرسم في HFSS)

تكوين هوائي من النوع E

في السابق ، كان للهوائيات تكوينان أساسيان: هوائي عكسي غير متوازن من النوع F وهوائي مسطح.

هوائي F المقلوب له جانب مفتوح والآخر مؤرض لتقليل الحجم ، لكن الجانب المفتوح يتأثر بالإلكترود الأرضي. لذلك ، يلزم وجود مساحة كبيرة لتحقيق خصائص الهوائي في مساحة معينة ، ويجب توخي الحذر عند تصميم ترتيب المكونات الطرفية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الهوائي المسطح حساس للغاية (مكاسب عالية) وله خصائص اتجاهية قوية ، مما يجعله غير مناسب لتطبيقات البلوتوث حيث تكون الاتجاهات متعددة الاتجاهات مطلوبة.

يتميز نوع الهوائي ، الذي طورته شركة Hitachi Metals ، بمزايا فريدة للهوائي العكسي من النوع F ، ولكنه يشتمل على أقطاب تأريض على كلا الجانبين ويضيف قطبًا كهربائيًا مركزيًا مدببًا. بعبارة أخرى ، يمكن تصغير التكوين الكهربائي الجديد من النوع E الذي ابتكرته شركة هيتاشي للمعادن ولا يؤثر بشكل كبير على الأقطاب الكهربائية القريبة من الأرض. كلما كان الهوائي أصغر ، قل تأثير الهيكل على معلماته.

يتيح لك تحليل جميع تصميمات الهوائي لنظام Bluetooth ، الوارد أعلاه ، تحديد معلمات الهوائي الرئيسية المدرجة في مواصفات الهوائي ، والتي على أساسها يمكنك اختيار طريقة لتصميم هاتف خلوي بهوائي مثل هذا.

مواصفات هوائي البلوتوث:

• نطاق تردد التشغيل: 2400 ... 2500 ميغا هرتز ؛
• متوسط ​​الكسب: -3 ديسيبل ؛
• مقاومة الإدخال: 50 أوم ؛
• VSWR: 3 أو أقل.

في عملية تصميم نظام الهوائي ، من الضروري:

• حساب بنية المطابقة بين إدخال المرشح ونقطة تغذية هوائي microstrip ؛
• تحسين سطح الأرض (يسمى أحيانًا ثقل الموازنة) ، أي العثور على الملء الأمثل للسطح الداخلي لحالة الهاتف مع المناطق الموصلة. في الوقت الحاضر ، يتم ذلك غالبًا عن طريق طلاء الأجزاء الفردية من الهيكل بطلاء موصل.

الهدف من تصميم الهوائي هو الحصول على مخطط الإشعاع المطلوب (DP) والمطابقة الجيدة في نطاق تردد التشغيل.

تحليل الهيكل المعمم للهوائي المستوي

توضح مراجعة الهوائيات الموجودة لنظام البلوتوث أن لها أشكالًا معدنية ذات تكوين معقد ، تترسب على جانب واحد أو أكثر من ركيزة ثلاثية الأبعاد ، وغالبًا ما تكون خزفية ذات نفاذية عالية (الشكل 8). لذلك ، يمكننا القول أن كل من هذه الأشكال عبارة عن مرنان. من المعروف أن حجم الهوائي مرتبط بتردد التشغيل. بافتراض أن الهوائي يرن على طول الجانب الأطول ، يمكن تقدير طول الهوائي باستخدام الصيغة البسيطة التالية:

حيث f r هو تردد الطنين المحدد ؛ هو ثابت العزل النسبي لمادة الركيزة. لا تأخذ هذه الصيغة في الاعتبار تأثير عرض ركيزة الهوائي وسمك الركيزة على تردد الطنين ، ولكن هذا التأثير عادة ما يكون ضئيلًا. تعكس الصيغة (1) الطبيعة الفيزيائية للهوائي المطبوع (الشكل 9) كرنان نصف موجة يتكون في الفراغ بين الموصل العلوي والمستوى الأرضي للهوائي. على سبيل المثال ، عند التردد f r = 2.5 جيجا هرتز و = 34 (سيراميك) من (1) لدينا A ~ = 10.3 مم.

الشكل 8. هندسة هوائي البلوتوث YCE-5207 في برنامج AutoCAD

الشكل 9. هوائي Bluetooth (منظر علوي) مصمم في AutoCAD

يمكن أن ينخفض ​​طول الهوائي إلى النصف على الأقل (عند التشغيل على نفس التردد) إذا تم تأريض أحد طرفي الهوائي. في هذه الحالة ، تحصل على ما يسمى الهوائي F المقلوب (PIFA) ، وهو رنان ربع موجة ، أحد طرفيه مؤرض والآخر مفتوح (خامل). يتم تحريك PIFA (الشكل 3) بواسطة الخط المحوري عند النقطة التي تكون فيها معاوقة دخل الهوائي قريبة من 50 أوم. وبالتالي ، يمكن تقدير طول PIFA تقريبًا

بالنسبة للهوائي الذي تم ضبطه على نفس التردد f r = 2.5 GHz و = 34 ، نحصل على ~ = 5.1 mm ، والذي يشغل بالفعل مساحة أقل بكثير مما كان عليه في الحالة السابقة. يمكن أن يكون الحجم الفعلي للهوائي أصغر بسبب تأثير المجال القريب المركّز عند الطرف المفتوح للرنان.

يمكن تقدير حجم الهوائي الإلكتروني ، نظرًا لأنه يتدحرج على كلا الجانبين ، على أنه تقريبًا

نظرًا لأن هوائيات نظام Bluetooth موجودة في شاشة معقدة شبه مغلقة ، يمكن أن تختلف خصائص نظام الهوائي اختلافًا كبيرًا عن الخصائص المحسوبة باستخدام الصيغ النظرية. في هذه الحالة ، يمكن تحسين معلمات الهوائي (أبعاد الموصلات والمسافة بينها في الارتفاع) باستخدام أحد باقات البرامج المحوسبةنمذجة الهياكل الكهرومغناطيسية (الشكل 10).

الشكل 10. المجال القريب في الهاتف الخلوي (في مجال برنامج HFSS)

لاحظ أن ميزة الحجم الصغير لهوائي PIFA تتحقق بسبب انخفاض في انبعاثه (تصدر حافة واحدة فقط) ، علاوة على ذلك ، عادة ما تكون هوائيات PIFA ضيقة النطاق.

الطرق العددية لتصميم الهوائي المستوي

الهوائيات هي المكونات الرئيسية لجميع أنظمة الاتصالات الراديوية وتستخدم الفضاء الحر كوسيط نقل. يتم استخدامها لربط جهاز إرسال أو مستقبل في مساحة خالية.

الهوائيات لديها عدد من معلمات مهمة، وأكثرها إثارة للاهتمام هي الكسب ونمط الإشعاع وعرض النطاق الترددي والاستقطاب.

يعتمد التصميم الحديث لهوائيات الهاتف الخلوي (الشكل 11) على نمذجة الظواهر الكهرومغناطيسية على جهاز كمبيوتر ، باستخدام النتائج التي تم الحصول عليها على أساس حسابات الرسم والاعتبارات الإرشادية كبيانات أولية.

شكل 11. منظر لهوائي البلوتوث في علبة الهاتف الخلوي

عند إنشاء نموذج ، يجب أن نتذكر أن الهندسة يجب أن تتوافق مع الموضع الحقيقي للهوائي أثناء التشغيل ، أي أن الجسم في وضع عمودي (أو بزاوية طفيفة). في هذه الحالة ، يكون الهوائي المسطح في وضع "الحافة".

ملامح الهوائيات الخزفية المصغرة

الهوائي الخزفي مصنوع على ركيزة ذات ثابت عازل عالي. المواد ذات النفاذية العالية لها أيضًا خسائر عالية.

لذلك ، يجب أن يتم حساب هذه الهوائيات باستخدام برامج تأخذ في الاعتبار الخسائر في السيراميك. مثل هذا البرنامج هو برنامج HFSS.

من أجل التثبيت الناجح لهوائي مسطح في تصميم أنبوب الهاتف الخلوي ، من الضروري إجراء دراسات حسابية توضح اعتماد خصائص نظام الهوائي على عناصر معينة من تصميم الهاتف.

لاحظ الميزات التالية لهوائيات microstrip:

• هوائيات microstrip أضيق من الهوائيات الحلزونية ؛
• تحقق الهوائيات Microstrip استقطابًا دائريًا بسهولة مقارنة بالاستقطاب الرأسي السائد للهوائيات الحلزونية ؛
• تحتوي الهوائيات microstrip على نمط إشعاع غير متساوٍ في المستوى السمتي أكثر من الهوائيات الحلزونية وثنائية الأقطاب بسبب عدم تناسقها حول المحور الرأسي.

كما لوحظ بالفعل ، فإن الهوائي الخزفي عبارة عن هيكل ثلاثي الأبعاد ، يتم تطبيق موصلات معدنية على شكل معين على سطح كل جانب. يمكن أن يحتوي هذا التصميم على نقطة واحدة أو أكثر من الإثارة. يتم تطبيق جهد مثير على الهوائي عند هذه النقاط ، مما يؤدي إلى تيارات إشعاعية في الهيكل. يمكن توصيل نقاط الإثارة بواسطة balun.

بالإضافة إلى نقاط الإثارة ، قد تكون هناك نقاط أرضية (اتصالات بالمستوى الأرضي) على الهوائي المطبوع. تشكل التيارات المستحثة في هذا التصميم المعقد مخطط الإشعاع وتنفذ خصائص الهوائي الأخرى اللازمة لإقامة اتصال معها كمبيوتر شخصيأو جهاز آخر.

نظرًا لأنه نتيجة الحساب الديناميكي الكهربائي ، من الممكن تحديد توزيع التيارات في النظام ، يمكن أن يكون تحليلها بمثابة أساس لترقية الهوائي.

في عملية تصميم الهوائي ، من الضروري ، أولاً وقبل كل شيء ، الحصول على مقاومة دخل قريبة من 50 أوم ، لأنه في هذه الحالة سيكون من الممكن مطابقة الهوائي بمضخم إدخال منخفض الضوضاء ومضخم طاقة من مسار الإرسال مع خسائر أقل.

على سبيل المثال ، إذا كانت قيمة خسارة عودة الهوائي (المعلمة 20 السجل | S 11 |) في حدود -20 ديسيبل ، فهذا يشير إلى أنه في نطاق تردد التشغيل سيعمل الهوائي بمطابقة جيدة مع المساحة المحيطة . تشير القيمة -20 ديسيبل إلى أنه سيتم امتصاص طاقة المولد تقريبًا بدون انعكاس بواسطة الهوائي ، والذي يتم تحميله بدوره بمساحة خالية. الهوائي عبارة عن محول بين خرج مضخم الطاقة (أو مدخل مضخم منخفض الضوضاء) والمساحة الخالية ، مقاومة الموجةوالتي بالنسبة لموجة مستوية في المنطقة البعيدة يمكن اعتبارها مساوية لـ 377 أوم.

الشرط التالي هو خصائص الإشعاع ، التي تحدد قدرة الهوائي على الإشعاع في اتجاهات مختلفة. عند تصميم وحساب الهوائيات ، يهتمون عادةً بالمقاطع العرضية لمخطط الإشعاع في مستويين متعامدين بشكل متبادل: السمت والارتفاع. يحدد المخطط السمتي قدرة الهوائي على الإشعاع في المستوي الأفقي ومخطط الارتفاع - في المستوي العمودي. كلاهما مهم للهاتف الخلوي ، لكن الأول يحدد الاتجاهات الشاملة ، وهو أكثر خاصية لتقييم الإشعاع في ظروف التشغيل. يجب ألا تكون معلمات الاتجاهية للهوائي المطبوع أو تعديلاته أسوأ من تلك الموجودة في الهوائيات الحلزونية السوطية.

حساب خصائص الإشعاع لهوائي البلوتوث

يوضح الجدول نتائج نمذجة هوائي في مبيت باستخدام الأبعاد الهندسية الدقيقة لتصميم معين. يتضح من الجدول أن معلمات الهيكل المحسوب تختلف اختلافًا كبيرًا عن معلمات المطابقة المقاسة (الشكل 16). لذلك ، سوف نقوم بتحليل أسباب هذه الاختلافات.

جدول. القدرة المشعة للهوائي والاتجاهية والكسب والمقدار في حالة عدم وجود خسارة الركيزة (ثابت العزل الكهربائي = 0). الطاقة المقدرة للمولد عند الإدخال (المنفذ) هي 1 واط

تردد F	ف خارج القدرة المشعة ، الحساب ، W (مجموع القوى المحسوب عبر مستوى الإشعاع)	الاتجاهية D ، ديسيبل (محسوبة على HFSS)	G كسب ، dB = P rad / P nom	S 11 HFSS تسوية	20 سجل 11 ديسيبل
2	0,07	3,47	-7,8	0,96	-0,5
2,2	0,15	2,87	-5,4	0,92	-1
2,4	0,3	2,5	-2,7	0,83	-2
2,6	0,47	2,6	-0,6	0,73	-3
2,8	0,08	2,8	-8,3	0,96	-0,4
3	0,02	3,8	-12,3	0,99	-0,2

يكمن الاختلاف الأساسي الأكبر بين التصميم المحسوب والحقيقي في معلمات الركيزة. وبالتالي ، فإن بيانات الحساب الواردة في الجدول تتوافق مع الحالة المثالية لغياب الخسائر في الركيزة الخزفية. في هذه الحالة المثالية ، سنجد العلاقة بين معلمات الجدول بدون خسائر.

يتم حساب براد بواسطة برنامج HFSS على طول حدود الإشعاع بأكملها. يتم تلخيص كل القوة التي تمر عبر الجدران ، والتي تشير إلى حدود المجال البعيد ، وتعطي هذا P rad.

إذا كانت الركيزة والموصلات بلا خسارة ، فإن كل القدرة التي وصلت إلى الهوائي تشع ، أي P rad. = P ant ، وهذه القدرة التي تصل إلى الهوائي ثم تشع يتم تحديدها ، بدورها ، من خلال عدم التطابق:

P rad = P ant = P nom (1 - | S 11 | ²) ، (7)

حيث P nom هي القدرة المقدرة للمولد. بناءً على HFSS ، يتم ضبطه على 1 وات.

بتردد 2 جيجا هرتز طبقًا للجدول من (7) لدينا

ف النمل = 1 (1 - | 0.96 | ²) = 0.07 واط ،

والذي يتوافق مع القيمة المحسوبة لـ P rad في الجدول.

كسب الهوائي يساوي بحكم التعريف

بالتعويض عن (7) في (8) ، نحصل على مقياس لوغاريتمي ،

G = 10lg (1 - | S 11 | ²) + د. (9)

بالنسبة لتردد 2 جيجاهرتز ، لدينا كسب هوائي

G = 10lg (1 - | 0.96 | ²) + 3.47 = -7.8 ديسيبل.

لذلك ، أظهرنا علاقة معلمات الهوائي للحالة دون خسائر في الركيزة.

دعونا نعيد كتابة (7) على النحو التالي:

عند تحليل حساب HFSS ، نرى أنه عند 2 GHz وعلى ترددات أخرى ، يكون كسب الهوائي ضعيفًا ، والأهم من ذلك ، وجود عدم تطابق للهوائي (الشكل 12). تبين التجربة ، مع ذلك ، أن كسب الهوائي أعلى بكثير ، حتى بدون تشغيل الدوائر المطابقة. ما هو الأمر؟ اتضح ، بشكل غريب ، أن وجود خسائر في الركيزة الخزفية يساعد على مطابقة الهوائي وتحسين أداء هوائي صغير ، مقارنة بالهوائي التقليدي ، حيث تتناسب أبعاده مع الطول الموجي. في الواقع ، بزيادة الخسائر إلى قيمة tg = 0.1 (بالطبع ، كبيرة بشكل غير واقعي) ، باستخدام طريقة حساب HFSS ، نحصل على تبعيات المطابقة الموضحة في الشكل. ثلاثة عشر.

الشكل 12. استجابة التردد لهوائي البلوتوث مع معلمات السيراميك = 34 ، tg = 0 (بدون خسارة). يتضح من الشكل أن الاتفاق ضعيف.

الشكل 13. استجابة التردد لهوائي البلوتوث مع معلمات السيراميك = 34 ، tg = 0.1 (بتردد 2 جيجاهرتز)

من أجل التحقيق في كفاءة الهوائي كدالة للخسائر ، دعونا نحسب اعتمادات خصائص الهوائي في السكن على الخسائر في السيراميك. الخزفيات بها خسائر ، وتظهر الحسابات أنه إذا افترضنا عدم وجود خسارة ، فإن الهوائي لديه توافق ضعيف ، وإذا كان هناك خسارة ، فإن المطابقة تتحسن.

يُحسب البرنامج عدديًا القدرة P للإشعاع كمجموع القوى الواقعة على جميع حدود الإشعاع. هذه الطاقة أقل من القدرة المقدرة للمولد ، وهي جزء منها فقط.

نظرًا لأن لدينا في هذه الحالة خسائر ، يتم تعريفها على أنها الفرق في القوة بين الحالة بدون خسائر ، والصيغة (7) ، وقيمة P rad. لم تعد المساواة P rad = P ant صالحة ، وتختلف هذه القوى عن طريق فقد الطاقة في الركيزة:

ف راد = ف النمل - ف امتصاص. (أحد عشر)

بالتعويض عن (11) في الصيغة (8) ، نجد أن كسب الهوائي ، مع مراعاة الخسائر في السيراميك ، يتم العثور عليه بواسطة الصيغة

والتي يمكن تمثيلها كـ

| ق 11 | ² = 1 - Ktg - G / D ، (13)

حيث K * tg = P امتصاص / P nom ، K في الحالة العامة لا تساوي 1.

من (13) يمكن ملاحظة أن | S 11 | ² يتناقص مع زيادة الخسائر ، ويمكن للمرء أن يفهم سبب تحقيق التطابق مع الهوائي بسهولة أكبر في حالة الفقد الخزفي.

الشكل 14. نمط إشعاع الزاوية لنظام هوائي البلوتوث

الشكل 15. نمط سمتي للهاتف الخلوي مع نظام هوائي Bluetooth

تظهر الحسابات أن تأثير جسم المستخدم على مخطط إشعاع هوائي صغير أقل بكثير من تأثيره على مخطط هوائي الهوائي الرئيسي للهاتف الخلوي. يمكن قول الشيء نفسه عن التأثير العكسي للقوة المشعة لهوائي البلوتوث على جسم الإنسان.

دراسة تجريبية لهوائي مستو

يمكن إجراء الضبط التجريبي للهوائي وفقًا لمعيار المطابقة ووفقًا لمعيار DP. في التين. يوضح الشكل 16 استجابة التردد المقاسة لـ S11 المرسومة على مخطط سميث.

الشكل 16. مقاومة المدخلات للهوائي في السكن المقاسة على محلل الشبكة

تم إجراء هذه القياسات التجريبية باستخدام مقياس دائرة HP8632.

أظهر قياس تجريبي لإزاحة تردد الرنين لنظام الهوائي عندما كان الهوائي محميًا بشاشة أن انجراف تردد الطنين عند إدخال الهوائي في الغلاف كان 50 ميجاهرتز.

استنتاج

تتناول المقالة ميزات نمذجة هوائي microstrip في نظام Bluetooth ، المصمم للاتصالات المحلية اللاسلكية. يعتبر نظام البلوتوث في الهاتف الخلوي. الميزة الأساسيةتشغيل نظام الهوائي - تشغيل الهوائي في علبة معدنية عالية ، أي مع ثقل موازن كبير. لذلك ، لحساب التيارات التي يسببها الهوائي على سطح العلبة ، من الضروري استخدام برنامج التحليل في التمثيل ثلاثي الأبعاد. مثل هذا البرنامج هو HFSS. في هذه الحالة ، تشكل نمذجة الهوائي مع عناصر السكن الأخرى جزءًا أساسيًا من عملية تصميم الهوائي والأنبوب بالكامل.

يتم توضيح خصائص عملية النمذجة في أمثلة هوائي التصحيح YCE-5207 من Yocowo ، وهو عبارة عن مزيج من منصة معدنية مستطيلة وخط دقيق على السيراميك مع ثابت عازل عالي لأشكال معقدة نوعًا ما. يتم عرض نتائج تحليل محدد على شكل خصائص الترددمعامل الانعكاس ، التيارات على العلبة ، المجال القريب و DN. يظهر تأثير عناصر جسم الأنبوب على نمط الإشعاع في المنطقة البعيدة. يتم النظر في كل من خيارات تركيب الهوائي الخارجي والداخلي.

المؤلفات

1. جينيفر براي ، تشارلز ستورمان. البلوتوث: قم بالتوصيل بدون كابلات. برنتيس هول 2001.495 ص.
2. Balanis C.A. نظرية الهوائي: التحليل والتصميم ، وايلي وأولاده. الطبعة الثانية. 1997.
3. فوجيموتو ك. وجيمس ج. (محررين). كتيب أنظمة الهوائي المحمول. الطبعة الثانية. بيت ارتيك. 2001.710 ص.
4. Kessenikh V. ، Ivanov E. ، Kondrashov Z. Bluetooth: مبادئ البناء والأداء // Chip News. 2001. رقم 7. ص 54-56.
5. Kalinichev V. ، Kurushin A. هوائيات Microstrip للهواتف المحمولة // Chip News. 2001. رقم 7. ص 6-12.

الأجهزة اللاسلكية مريحة للغاية - لا داعي للقلق بشأن الأسلاك بعد الآن ، ولكن يجب أن تفهم بوضوح أن الاتصال "عبر الهواء" له قيود معينة على نصف القطر. علاوة على ذلك ، كلما كان محول البلوتوث أرخص ، على سبيل المثال ، الذي تشتريه لجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، قل يمكنك الابتعاد عنه للحصول على اتصال مستقر. بالطبع ، بعض الأجهزة باهظة الثمن لا تعطي دائمًا نتائج جيدة. سنتحدث اليوم عن كيفية تضخيم إشارة Bluetooth ومدى واقعية ذلك.

معلومات عامة

توضح المقالة بعض الطرق التي تتضمن تفكيك المحول أو استبدال أجزائه أو تعديله باللحام ، وهو ما قد لا يناسب الجميع. إذا لم تكن معتادًا على الإلكترونيات ، أو لم تكن ذكيًا جدًا في استخدام مكواة اللحام ، أو إذا كان جهازك تحت الضمان ، فيرجى تجنب هذه الطرق.

استكمال المحول

الطريقة الأبسط ، ولكن ليست الأكثر فاعلية ، لزيادة سرعة البلوتوث هي إضافة عاكس للمحول ، والذي سيوجه الإشارة في اتجاه معين ، بدلاً من تضخيم انتشارها بمقدار 360 درجة.

يمكنك محاولة صنع مثل هذا العاكس من علبة بيرة من الصفيح عن طريق قطع الجزء العلوي منها وإجراء بضع قطع أخرى: من أعلى إلى أسفل ثم إلى الجانبين قليلاً ، كما لو كان يفصل قاع العلبة قليلاً.

يتم توصيل محول Bluetooth بكل ما تريد في الوسط ويتصل بالكمبيوتر باستخدام محول USB.

يمكن بناء شيء مشابه من الورق المقوى مع لصقها بورق الألمنيوم.

خيار آخر قد ينجح هو قطع الجزء العلوي من العلبة فقط ، ثم قطع فتحة للجسم أقرب إلى أسفل العلبة ، وإدخال المحول إلى الداخل مع جانب الهوائي. ثم ، مرة أخرى ، نصلحها بطريقة مناسبة ونوصلها عبر سلك تمديد.

التعديلات

والآن سنتحدث عن الأساليب التي تنطوي على تعديل مادي للمحول نفسه. في الأرخص ، بالكاد ستجد هوائيًا خارجيًا ، وهو في الواقع مشكلتهم.

نفتح العلبة ، إذا كانت هناك فرصة كهذه ، ونبحث عن هوائي SMD ملحوم في اللوحة - ستحتاج إلى فكه ، فقط بحذر شديد ، دون ارتفاع درجة حرارة الجزء.

بعد ذلك ، نقوم بلحام موصل SMA بدلاً من الهوائي ، قبل إزالة كل شيء غير ضروري: لا نلمس الجزء الذي تم تثبيت الهوائي به ، ولكن في الطرف الآخر نقطع الحافة ونفصل الشاشة والأوردة وتنظيفها والعبث بها ولحامها.

إذا كانت لديك أي شكوك حول مكان اللحام بماذا ، فمن الأفضل اللجوء إلى منتديات هواة الراديو.

الآن نقوم بتوصيل الهوائي بما قمنا به ، والذي يمكن تحريفه بأمان من شبكة Wi-Fi القديمة.

إذا كان لديك جهاز أغلى ثمناً به هوائي خارجي ، لكنك لا تزال غير راضٍ عن الإشارة ، فيمكن لهوائي الكسب الفائق أن ينقذ الموقف - قم بشرائه ، وقطع المهايئ للاتصال وفصل الشاشة عن النواة.