A Bluetooth jel javítása: módszerek módszerei. SLELLAR Antenna Bluetooth rendszerek mobiltelefonokban, amelyek külső antennát csatlakoztatnak Bluetooth modulhoz

Most gyakran felszabadítja az okostelefonokat, telefonokat vagy kommunikátorokat beépített wi-Fi adapter. És a Wi-Fi sugara körülbelül száz méter, de a telefonok, amelyek Bluetooth továbbítással vannak ellátva, és csak tíz méteres távolságra fogadják a fájlokat. Ha van egy USB Blutooth számítógéphez, valamint egy Bluetooth-tele, de a vételi tartomány növekedését szeretné elérni. Mindez meglehetősen lehetséges, de javítani kell az USB-Bluetooth-ot.

Nos, indítsa el. A számítógép Bluetooth-adapterét szétszereljük, majd meg kell fejezned a Bluetooth-házat, és nagyon óvatosan ellenőrizni kell az illesztődíjat.

A tábla végén lévő adapterek összes modelljében rézkommunikáció van, hasonlóan a spirálhoz, a képen az 1. szám. Ez a hélix egy antenna Bluetooth, egy további háziantenna lesz forrasztva.

Szükségünk van egy vezetékes egy magra, amely átmérője 0,4-0,8 mm. A vezetéket lakkszigeteléssel borítják, és nem kell teljesen megszabadulni tőle. A fényképet a fényképen látható módon forgatjuk, majd a rézhuzal csúcsa feldolgozását a rosin alkalmazásával végezzük, majd ón. Ugyanezt az eljárást a Bluetooth réz spiráljával kell elvégezni, ne tegye túlmelegedni az adapter-díjat, hogy az összes munkát nagyon óvatosan kell elvégezni.

Ezután egy lyukat kell készítenie a Bluetooth-adapterhez, a kilépési helyen háziantenna. Most nagyon óvatosan zárja be a táblát a házban. Itt van a frissített Bluetooth, amely növeli a fogadás időtartamát 4-ben.

A vétel tartományának további növelése érdekében többmagos, meglehetősen hosszú vezetéket vehet igénybe, amelyet szigeteléssel fedezünk, meg kell tisztítani a csúcsot, és felmászhat az antennához, a második csúcshoz egy kis szegfűhez csatlakoztatható a falba hajtották.

Számos cég, mint például a Hitachi-fémek, a Murata, a Yocowo, az Antek vezeték nélküli, a Centurion és mások széles választékát mutatták széles körű antennákkal, amelyeket mobiltelefonos telefonokban használnak, és kifejezetten a bluetooth rendszerekhez tervezték, amely jó nagyfrekvenciás tulajdonságokkal rendelkező kerámia anyagokat használnak .

HITACHI METALS RENDED az E-típusú elektród konfiguráció antennái (28. ábra), jól alkalmazható Bluetooth alkalmazásokhoz. Az új antennához szükséges hely nagyon kicsi (15x3x2 mm), nem érzékeny a perifériás részek helyére, nagyon hatékony kristályantenna formájában, a Bluetooth számára, könnyen használható.

Ábra. 28.

Antek Wireless Inc. Új, 2,4-GHz-es antennát fejlesztett ki egy eredeti design, amely hatékonyságot biztosít a projekt, a miniatűr, a miniatűr bármilyen műszaki követelményeivel, és szinte bármilyen eszközt telepíthet. Az antenna alkalmazható a vezeték nélküli videojel, audio berendezések, fejhallgatók, modemek típusának különböző alkalmazására, mobil számítógépek, hordozható telefonok és egyéb hordozható zsebeszközök, amelyek Bluetooth protokollokat használnak, IEEE 802.11 és Homerf.

A Centurion International belső PIFA antennát vagy egyfajta lapos antennát fejlesztett ki, amely hordozható számítógépeken használható a Bluetooth technológiával. Az új antenna számítógépes cégeket ad a gyártóknak hordozható készülékekamelyek könnyen kapcsolódnak hordozható telefonok és az üzenetküldő rendszerek nagy adatátviteli sebességgel kapcsolódnak az internethez.

Murata Manufacturing Co. A beépített dielektromos antennák előállításának és értékesítésének kezdete Bluetooth technológiával (29. ábra). A modul méretei Új sorozat G2 - 15x5,8x7,0 mm.

Ábra. 29.

Miyazaki Matsushita Electric Ipari Co. kft A Bluetooth-eszközök túlkompatibilis antennát (30) kiadja. Az antennát kerámia alapon hajtják végre, és méretei 5x1,2x1,2 mm. Ez a legkisebb antenna a Bluetooth-iparban. Az antenna jellemzői a következők: A működési frekvencia 2,4 GHz, az erősítő koefficiens -2 DBI, a feszültség (KSVN) álló hullámának együtthatója (KSVN) 2.0.

TDK Corp. Megbízható két félhullám kis méretű antennát (7 7 mm-rel) a Bluetooth technológián alapuló termékekben. Az Antenna CANPB0715-os amplifikációs együttható -5 DBI és az antenna CANPB0716 - 3 DBI. A legtöbb más kis antennát negyedhullám. Használatuk csak nagyobb mobil eszközök, például laptopok, ahol a földelést az eszköz testén végezzük.

Korábban az antennáknak két fő konfigurációja volt: fordított aszimmetrikus F-típusú antenna és lapos antenna. Az invertált F-antenna egyik oldala nyitva van, a másik pedig megalapozott, ami a méret csökkentése érdekében történik, de a nyitott oldal alárendeli a földelő elektróda hatását.

Ábra. harminc

Ezért egy nagy területre van szükség antenna tulajdonságainak végrehajtásához egy adott térben, és óvatosság szükséges a perifériás komponensek helyének megtervezésekor. Ezenkívül egy lapos antenna nagyon érzékeny (nagy nyereség), és erős irányított tulajdonságokkal rendelkezik, így nem megfelelő a Bluetooth alkalmazásokhoz, ahol az Omnidarity szükséges.

A Hitachi-fémek által kifejlesztett antenna típusa egyedülálló előnyei vannak az F-típusú visszirányú antennával, de magukban foglalják a földelő elektródákat mindkét oldalon, és hozzáadunk központi, kúp alakú elektródát. Más szóval, az új E-Type elektróda konfiguráció feltalálták Hitachi Metals, lehet még miniatürizált, és nem befolyásolja szignifikánsan az adott földelőelektródák. Minél kisebb az antenna, annál kisebb az eset befolyásolja paramétereit.

A fenti Bluetooth-rendszer minden antenna-tervének elemzése lehetővé teszi az antenna specifikációban szereplő fő antenna paramétereket, amelyek alapján kiválaszthatja a mobiltelefon egy ilyen antennával való kialakításának módját.

A Bluetooth-rendszer antenna műszaki követelményei:

Frekvencia üzemi szalag: 2400 ... 2500 MHz;

Átlagos erősítés: -3 DBI;

Bemeneti ellenállás: 50 ohm;

VSWR: 3 vagy kevesebb.

Az antennarendszer tervezésének folyamatában szükséges:

Optimalizálja a föld felszínén (néha ellensúly), azaz, hogy megtalálja az optimális töltési belső felületén a test a telefon vezetőképes területeken. Jelenleg ezt gyakran a vezetőképes festék tégelyeire hajtják végre.

A cél a tervezés az antenna, így a kívánt orientáció diagram (DN) és a jó párosítás, a munkaképes csík frekvenciákat.

PLANAR BLUETOOTH antenna rendszerek mobiltelefonok

V. Kalinichev, A. Kurushin, V. sublayer

PLANAR BLUETOOTH antenna rendszerek mobiltelefonokban

A Bluetooth vezeték nélküli LAN rendszerben a sík mikroszrip antennák használatát figyelembe veszik. Tervezett struktúrák és módszerek a sík kerámia antenna elemzésére, figyelembe véve a kerámiák veszteségét. Numerikus antennaelemzés esetén a HFSS programot használták az ügyben. Számítások készülnek egy adott kézibeszélőre: az aktuális eloszlás a fém felületén a fém, a dielektromos, telefon test, tájolási diagramok különböző mobiltelefon-tájolásra. A soros Bluetooth antennák áttekintését adják meg, valamint ajánlásokat az ilyen antennák felszerelésére a házban.

Bevezetés

Az információcsere arányának növekedése hozzájárult a vezeték nélküli kommunikációs rendszerek fejlesztéséhez az "otthon" szinten. Személyes számítógépek és laptopok, mobiltelefonok, CD- és MP3 lejátszók, digitális fotó- és videokamerák és más digitális eszközök tömege (1. ábra), gyakran egymáshoz kapcsolódik és Álló számítógépek, létrehozta a kapcsolat problémáját.

1. ábra: Helyi csatlakozási rendszer Bluetooth vezeték nélküli technológiával

A kábel kényelmetlen volt - gyakran kell csatlakoztatni, a kábel mérete maga a csatlakozókkal alig nem más, mint maga a csatlakoztatott eszköz, és így tovább. E háttérrel szemben a WLAN vezeték nélküli helyi technológiájának (vezeték nélküli helyi hálózatának) relevanciája élesen megnövekedett, amely a készülék érintés nélküli csatlakozását biztosítja a meghajtó lemezre.

Ennek eredményeként a rendszert javasolták és gyorsan fejlődtek. vezeték nélküli kommunikáció Bluetooth (1. ábra). A rádiófrekvenciák spektrumában 79 csatorna van hozzárendelve a 37 MHz-es sávban (kb. 2 MHz-es) a 2,4465-2,4835 GHz tartományban.

Lényeg bluetooth szabvány Felszerelésben elektronikus eszközök A 2,45 GHz-es frekvencián működő kiadások legfeljebb 10 m-es sugara és az információ átvitele 1 Mbps-ra. Az eszközök alkalmazása lehetősége valóban korlátlan. Vezeték nélküli fejhallgató, egerek, billentyűzet, kapcsolat mobiltelefonok És laptopok, a Pocket számítógépek közötti információcsere nem a felsorolásra kerül.

A Bluetooth rendszer egy megoldott 2,45 GHz-es szalagban (ISM - ipar, tudomány, gyógyszer, tudomány, gyógyszer) működik, amely lehetővé teszi, hogy szabadon használhassa a Bluetooth-eszközöket a világon. A technológia ugrásszerű frekvencia szerkezetátalakítást (1600 ugrás / s) használ spectrum bővítéssel. Működés közben az adó az egyik üzemi frekvenciáról a pszeudo-véletlen algoritmusra ugrik. A fogadó és továbbítási csatornák elválasztásához ideiglenes elválasztást alkalmazunk (2. ábra). A szinkron és aszinkron adatátvitel támogatott és a TCP / IP-vel való integráció biztosított. Az ideiglenes időközöket szinkronizálják a csomagok átvitelére, amelyek mindegyikét rádiójel-frekvenciáján továbbítják.

2. ábra: Alternatív adatcsere az A készülék és a B eszköz között B

A Bluetooth-eszközök energiafogyasztása 0,1 watton belül kell lennie. Minden eszköz egyedi 48 bites hálózati címKompatibilis szabványos formátum helyi hálózatok IEEE 802.

A Bluetooth-rendszerek építése alapelve a spektrum-expanziós módszer használata ugrásszerű frekvenciaváltással (FHSS - FREQUREFOW SPRESSPRUM). Minden kiválasztott a Bluetooth rádiófrekvenciás tartományban 2,402 ... 2,480 GHz-es N frekvusi csatornákra van osztva. Az egyes csatornák sávja 1 MHz, a csatornák elválasztása 140 ... 175 kHz. A kódoláshoz a csomagolási információk frekvencia manipulációt használnak.

Az Egyesült Államok és Európa N \u003d 79. A kivételek Spanyolország és Franciaország, ahol 23 frekvenciacsatornát használnak a Bluetooth számára. A csatornaváltás a pszeudo-véletlen törvény szerint történik, 1600 Hz-es gyakorisággal. Állandó frekvencia váltakozása teszi Bluetooth rádiós kapcsolaton sugárzott információkat az ISM tartományban, és elkerüljék a hatása beavatkozás működő berendezésekből származó ugyanabban a tartományban. Ha ez a csatorna hihetetlen, akkor a rendszer a másikra vált, és így előfordul, amíg a csatorna az interferenciától mentes.

Gyors indítás A Bluetooth rendszerek sokkal megkönnyítik a szerkezet egyszerűségét. Tartalmaz egy adó-vevő rádiómodul, egy kommunikációs vezérlő (ugyanaz a processzor) és kezelő eszköz, Valójában a Bluetooth protokollok végrehajtása felső szintekvalamint egy csatlakozóeszközt. Továbbá, ha az adó-vevő és a kommunikációs vezérlő speciális zseton (integrált vagy hibrid), a kommunikációs menedzsment eszközöket szabványos mikrokontrollereken, jelfeldolgozókon vagy funkcióira hajtják végre, amelyek támogatják az erőteljes termináleszközök (például laptopok) központi feldolgozóit.

Emellett bluetooth eszközök Használja más alkalmazásokban használt integrált áramköröket, mivel a 2 GHz-es mikrohullámú tartomány elég jól elsajátítva, és befektetve Bluetooth technikai A megoldások maguk nem tartalmaznak speciális újdonságot. Valójában a modulációs séma széles körben elterjedt, a spektrum bővítési technológiája a frekvenciaugrás módszerrel jól működik, a hatalom kicsi.

A Bluetooth technológia sikerének kulcsa egy rádióvevő. Az alacsony ár és az alacsony teljesítmény az elsődleges megfontolások voltak mind az interfész műszaki követelményeinek végrehajtása során (rövid légi radiolin) és a recepciós tervezésekor. A Bluetooth technológia lehetővé teszi, hogy egyetlen chip recepciós létrehozását, az RF-sémát és a digitális streaming sémát egy szilíciumkristályon kombináljuk.

Bluetooth adó-vevő

A Bluetooth-vevő három funkcionális blokkra osztható (3. ábra). A rádióblokk RF-vel felfelé és lefelé történő átalakítót, egy moduláló frekvenciákkal, csatornaszűrővel, modulátor / demodulátorral és frekvencia szintetizátorral ellátott frekvenciaváltóval rendelkezik.

3. ábra: Alapvető Bluetooth vevőkészülékek

A rádióhenger az FM-jel transzformációját 2,45 GHz-es frekvencián végzi egy bitfolyamban, és fordítva. Az antenna a rendszer nagyon fontos eleme. Az antennának mindenkinek kell lennie és 0 DBI nyereség, a felhasználó jelenléte nem befolyásolhatja a jeleloszlást. A 2,45 GHz-es frekvencián lévő kis hullámhossz miatt az antenna mérete több látványra korlátozódik. Jelenleg lapos vagy PIFA antennákat alkalmaznak leggyakrabban, de még több miniatűr E-típusú terveket javasolnak egy kerámia szubsztrátumon. Az antennát egy szalagszűrővel egészíti ki, amely 2,45 GHz frekvenciáját teljesíti az ISM sávból.

Megvalósítása egyszerű és stabil vevők és nem koherens felderítése, Bluetooth használ bináris frekvencia manipuláció (FM, FSK), a gördülő ugrás Gauss pulzus, a sebesség 1 Mbps. Az ilyen BT \u003d 0,5 jel területe, ahol B szalag, t az impulzus időtartama, a modulációs index alatt 0,28-0,35 és az impulzus időtartama 1 μs. A Világkupa kiküszöböli az ARU szükségességét, amelyet nehéz a frekvenciák átkapcsolásakor, és amikor az adatok egyenetlen időintervallumokba kerülnek. Az RF vevő bemeneti része egy átalakítóból áll, amely csökken a frekvencia, a csatorna sávszűrő és a frekvencia detektor.

A csatorna szűrő kiemeli az 1 MHz-es sávot, és meglehetősen nagy szelektivitási követelményeket mutatnak be. Mivel az ISM sávot más rendszerekre kell osztani ebben a sávban (amelyek között más Bluetooth-rendszerek lehetnek, intézkedéseket kell hozni az eszköz kölcsönhatásának megakadályozása érdekében. Általában a Bluetooth vevőkészülék a frekvencia konverzióval van kialakítva (azaz amikor a tükörcsatorna a PC sávba esik). A Bluetooth-operációs rendszerek közelében lévő csomóponthoz a tükörcsatornán lévő blokkoló együtthatóknak 20, 30 és 40 dB-nek kell lenniük az első, második és harmadik szomszédos csatornákhoz.

A Bluetooth-rendszer jellemzői miatt az intermoduláció technikai követelményei kemények, mint a vevő érzékenységéhez.

Ahhoz, hogy átfedje a 10 m-es távolságot 0 DBM kimeneti teljesítményével, elegendő a PIN \u003d -70 DBM vevő érzékenysége. Figyelembe véve a zajszintet a a vevő bemenetén -114 dBm (a zaj sávot 1 MHz), és a követelményeknek a kimenete a fogadó útvonal KM \u003d 21 dB, hogy biztosítsák a maximális információcsere hibaarány BER \u003d 0,1 %, beszerzük, hogy a zaj együtthatója 13 dB. Ezt az értéket az érzékenység képletéből kell kiszámítani.

P MIN \u003d -174 DBM + NF + 10LGB + A + K M, (1)

ahol -174 dbm az 1 Hz-es szalag termál (KTB) zajának hatalma normál hőmérséklet; NF - zaj-együttható, db; B - frekvenciasáv a demodulátor előtt, 1 MHz; A - trigger küszöb, A \u003d 3 dB; K M - A moduláció típusától függően.

A mai zajteljesítményhez képest, ami lényegesen alacsonyabb, mint 13 dB, ez az érték meglehetősen rossz jelentőségű. Azonban ez az alacsony követelmény lehetővé teszi az olcsó komponensek használatát veszteségekkel és védelmet nyújt a zavaró jelek ellen (a szubsztrátumba és az áramkábelezésbe).

A Bluetooth-vevő dinamikus tartományának kiszámítása

A dinamikus tartomány felső határa becsülhető a harmadik sorrend szerinti intermodulációs torzítás termékének szintjével, ha azt feltételezzük, hogy a két szomszédos csatorna frekvenciájával 2 jelet jeleznek.

Két jelzés Frekvencia F 0 + D F és F 0 + 2D F termel egy termék az intermodulációs torzítás a harmadik sorrendben P IM3 a FLOX-csatornában az F 0 frekvenciával. A PM3 termék teljesítményszintje a P be- és a teljes vevő nemlineáris paraméterének bemeneti jelétől függ - a harmadik soros IP 3 - és egyenlő:

P im3 \u003d 3p in - 2ip 3 [db]. (2)

Torzításmentes dinamikus hatókör Úgy határozták meg, hogy a lineáris és a nemlineáris eredetű torzulások ugyanúgy befolyásolják a demodulátor torzítását, és a saját jelének kimutatása egyenlően romlik. Ez azt jelenti, hogy a BER nem haladja meg a 0,1% -os értéket, amelyet az érzékenység meghatározásakor beállítottunk, szükség van arra, hogy a fogadott jel teljesítménye 3 dB volt a zajszint felett (ami megfelel a PM vevő érzékenységének) . Ezért, IP3 \u003d -16 dBm kapunk expresszió (2), feltéve, hogy a PIM3 intermodulációs termék megegyezik az érzékenységet a vevő, a két interferáló jel van teljesítménye pedig 0 dBm, és az interferencia van jelen a parttól 1 m.

Az IP3 \u003d -16 DBM értékének kombinálása a PIN \u003d -70 DBM vevő érzékenységével (1) és (2) a torzítás dinamikus tartományának (SFDR) -tól mentesnek kell lennie

SFDR \u003d 2/3 (IP 3 - (p min + 3 db)) \u003d 50 dB. (3)

Az adóblokk szintén egyszerű. A bináris GFSK modulációt a CM-G-GOLDERODINE közvetlen modulálásával kaptuk. További fázisátalakítások, amelyek növekvő gyakorisággal nem szükségesek. A moduláló jel szűrjük egy Gauss szűrőt oly módon, hogy fenntartsák a szélessége a spektrumát 1 MHz, mint szükséges FM működő rendszerek az ISM frekvencia 2,45 GHz. A Gaussian borítékmal végzett moduláció nem rója magas követelményeket az adó kimeneti kaszkádjának linearitására, a C. osztály költséghatékony erősítőkre

A Bluetooth-adó teljesítménye körülbelül 0 dBM (a maximális teljesítményt akár 20 dbm) használhatja. A 0 DBM-t meghaladó teljesítményszintek esetében a zárt kontúron keresztüli teljesítményszabályozást alkalmazzák.

A mobiltelefon tartományának kiszámítása a Bluetooth rendszerben

Ismeretes, hogy a rádiójel hatalma a P N recepción lévő recepción:

ahol p az adó által sugárzott hatalom; A G M az átviteli antenna maximális nyeresége; Ech.m - a fogadó antenna maximális hatékony területe (arányos az antenna geometriai területével); F (,) - az átviteli antenna szelektivitási diagramjának funkciója; F "(", ") - a vételi antenna kiválasztásának funkciója.

Ebből a képletből megkaphatja a rádiókommunikáció maximális választékát, feltéve, hogy az antennák egymás felé irányulnak,

ahol p n.min a vevő érzékenysége, a mi esetünkben p n.min \u003d 10-10 w (-70 dBm).

A (4) képletben helyettesítő (4) helyettesíti a P \u003d 10-3 W, G M \u003d 0,5, egy EFF \u003d 25-10 -6 (5-5 mm).

Ez az érték megközelítőleg megfelel a Bluetooth-rendszer követelményeinek, és kiindulópontként szolgálhat az antenna geometriájának kiszámításához, mivel a fennmaradó jellemzőket a kiválasztási chip szabványa határozza meg.

Bluetooth antennák (gyártók és megoldások áttekintése)

Számos cég, mint például a Hitachi-fémek, a Murata, a Yocowo, az Antek vezeték nélküli, a Centurion és mások széles választékát mutatták széles körű antennákkal, amelyeket mobiltelefonos telefonokban használnak, és kifejezetten a bluetooth rendszerekhez tervezték, amely jó nagyfrekvenciás tulajdonságokkal rendelkező kerámia anyagokat használnak .

Hitachi-fémek felszabadították az "E-típusú elektróda konfiguráció" típusú antennáját (4. ábra), jól illeszkednek a Bluetooth alkalmazásokhoz. Az új antennához szükséges hely nagyon kicsi (15x3x2 mm), nem érzékeny a perifériás részek helyére, nagyon hatékony kristályantenna formájában, a Bluetooth számára, könnyen használható.

4. ábra. A HITACHI METALS antenna megtekintése Bluetooth számára

Antek Wireless Inc. Új, 2,4-GHz-es antennát fejlesztett ki egy eredeti design, amely hatékonyságot biztosít a projekt, a miniatűr, a miniatűr bármilyen műszaki követelményeivel, és szinte bármilyen eszközt telepíthet. Az antenna alkalmas különféle alkalmazási típusú vezeték nélküli videojel, audio eszközök, fejhallgatók, modemek, hordozható számítógépek, hordozható telefonok és más hordozható zsebben készülékeket Bluetooth protokoll, az IEEE 802.11 és HomeRF.

A Centurion International belső PIFA antennát vagy egyfajta lapos antennát fejlesztett ki, amely hordozható számítógépeken használható a Bluetooth technológiával. Az új antenna lehetővé teszi a számítógép cégek fejlesztésére hordozható eszközök, melyek könnyen járó hordozható telefonok és üzenetküldő rendszerek csatlakozik az internetre a nagy adatátviteli sebességet.

Murata Manufacturing Co. A bluetooth technológiát használó laptopok beépített dielektromos antennáinak előállítása és értékesítése (5. ábra). Az új G2 sorozat moduljának mérete - 15x5,8x7,0 mm.

5. ábra: Chip Antenna Ancg22g41 Murata

Miyazaki Matsushita Electric Ipari Co. kft A Bluetooth-eszközök szuperkompakt antennát ad ki. Az antennát kerámia alapon hajtják végre, és méretei 5x1,2x1,2 mm. Ez a legkisebb antenna a Bluetooth-iparban. Az antenna jellemzői a következők: A működési frekvencia 2,4 GHz, az erősítő koefficiens -2 DBI, a feszültség (KSVN) álló hullámának együtthatója (KSVN) 2.0.

6. ábra: Kerámia antenna egy mobiltelefon-házban (fotó)

TDK Corp. Megbízható két félhullám kis méretű antennát (7 7 mm-rel) a Bluetooth technológián alapuló termékekben. Az Antenna CANPB0715-os amplifikációs együttható -5 DBI és az antenna CANPB0716 - 3 DBI. A legtöbb más kis antennát negyedhullám. Használatuk csak nagyobb mobileszközökön lehetséges, például laptopok, ahol az eszköz testén alapul. A mobiltelefonok esetében félhullámú antennákat kellett kialakítani.

7. ábra: 3D-nézet Bluetooth antenna fémes mobiltelefon-tokban (rajz HFS-kben)

E-típusú antenna konfiguráció

Korábban az antennáknak két fő konfigurációja volt: fordított aszimmetrikus F-típusú antenna és lapos antenna.

Az invertált F-antenna egyik oldala nyitva van, a másik pedig megalapozott, ami a méret csökkentése érdekében történik, de a nyitott oldal alárendeli a földelő elektróda hatását. Ezért egy nagy területre van szükség antenna tulajdonságainak végrehajtásához egy adott térben, és óvatosság szükséges a perifériás komponensek helyének megtervezésekor.

Ezenkívül a lapos antenna nagyon érzékeny (nagy nyereség), és erős irányított tulajdonságokkal rendelkezik, így nem megfelelő a Bluetooth alkalmazásokhoz, ahol az Omnidarity szükséges.

A Hitachi-fémek által kifejlesztett antenna típusa egyedülálló előnyei vannak az F-típusú visszirányú antennával, de magukban foglalják a földelő elektródákat mindkét oldalon, és hozzáadunk központi, kúp alakú elektródát. Más szóval, az új E-Type elektróda konfiguráció feltalálták Hitachi Metals, lehet még miniatürizált, és nem befolyásolja szignifikánsan az adott földelőelektródák. Minél kisebb az antenna, annál kisebb az eset befolyásolja paramétereit.

A fenti Bluetooth-rendszer minden antenna-tervének elemzése lehetővé teszi az antenna specifikációban szereplő fő antenna paramétereket, amelyek alapján kiválaszthatja a mobiltelefon egy ilyen antennával való kialakításának módját.

A Bluetooth-rendszer antenna műszaki követelményei:

• frekvencia üzemi szalag: 2400 ... 2500 MHz;
• Átlagos erősítés: -3 DBI;
• bemeneti ellenállás: 50 ohm;
• VSWR: 3 vagy kevesebb.

Az antennarendszer tervezésének folyamatában szükséges:

• számítsa ki a megfelelő szerkezetet a szűrő bejárata és a Microsstrip antenna teljesítménypontja között;
• optimalizálja a föld felszínén (néha ellensúly), azaz, hogy megtalálja az optimális töltési belső felületén a test a telefon vezetőképes területeken. Jelenleg ezt gyakran a vezetőképes festék tégelyeire hajtják végre.

A cél a tervezés az antenna, így a kívánt orientáció diagram (DN) és a jó párosítás, a munkaképes csík frekvenciákat.

A síkantenna általános szerkezetének elemzése

A felül a már létező antennák a Bluetooth-rendszer egyértelmű, hogy azok fém formái komplex konfiguráció, permetezzük egy vagy több oldalán a három-dimenziós szubsztrát, leggyakrabban kerámia nagy permeabilitás (ábra. 8). Ezért azt mondhatjuk, hogy ezek mindegyike rezonátor. Ismeretes, hogy az antenna dimenziói a munkakörülményhez kapcsolódnak. Ha feltételezzük, hogy az antenna hosszabb oldal mentén rezonál, akkor az antenna hossza becsülhető a következő egyszerű képlet szerint:

ahol f r jelentése adott rezonáns frekvencia; - A szubsztrát anyag relatív dielektromos permeabilitása. Ez a képlet nem veszi figyelembe az antenna szubsztrát szélességét és a szubsztrát vastagságát a rezonáns frekvenciába, de ez a hatás általában jelentéktelen. A (1) képlet tükrözi a nyomtatott antenna fizikai jellegét (9. ábra), mint félhullám rezonátor, amely a felsővezeték és az antenna ásatóasztal közötti térben van kialakítva. Például FR \u003d 2,5 GHz és \u003d 34 (kerámia) frekvencián (1) van egy ~ \u003d 10,3 mm.

8. ábra: Bluetooth Antenna YCE-5207 geometriája az AutoCAD rendszerben

9. ábra: Bluetooth antenna (felülnézet) az AutoCAD-ben készült

Az antenna hossza legalább kétszer csökkenthető (ugyanolyan frekvencián működik), ha az egyik vége megalapozott. Ebben az esetben kiderül, hogy az úgynevezett invertált F-antenna (PIFA), amely a negyedhullám rezonátorát jelenti, az egyik vége megalapozott, a másik pedig nyitva van (üresjárat). A PIFA (3. ábra) egy koaxiális vonalat izgatott, ahol az antenna bemeneti ellenállása közel 50 ohm. Így a PIFA hossza megközelítőleg értékelhető

A FR \u003d 2,5 GHz és \u003d 34 frekvenciájára konfigurált antenna esetében ~ \u003d 5,1 mm, amely már sokkal kevesebb helyet foglal el, mint az előző esetben. A tényleges antenna mérete még kevésbé lehet, mivel a regionális közeli mező hatása a rezonátor nyitott végére összpontosított.

Az e-antenna mérete, mivel mindkét oldalról lehűtött, nagyjából becsült lehet

Mivel a Bluetooth-rendszer antennái a bonyolult formájú félig forgatott képernyőn találhatók, az antenna rendszer jellemzői jelentősen eltérhetnek az elméleti képleteken kiszámított jellemzőkre. Ebben az esetben az antenna paraméterei (a vezetők mérete és a magasságok közötti távolság) optimalizálható az egyikével szoftvercsomagokelektromágneses szerkezetek szimulálása (10. Ábra).

10. ábra A mobiltelefon közelében (a HFSS mezőben)

Meg kell jegyezni, hogy a PIFA antenna kis méretének előnye a sugárzó képességének csökkentésével érhető el (csak egy él sugárzása), azokon kívül, általában a PIFA antennák keskeny sáv.

A sík antennák numerikus tervezési módszerei

Az antennák az összes rádiókommunikációs rendszer fő összetevői, és szabad helyet használnak átviteli közegként. Használják őket, hogy az adót vagy a vevőt szabad helyen használják az interfész segítségével.

Az antennák számos fontos paraméterrel rendelkeznek, amelynek legnagyobb érdeke, a sugárzás mintázat, a tartomány szélessége és a polarizáció.

A celluláris antennák modern kialakítása (11. ábra) a számítógépen elektromágneses jelenségek modellezésén alapul, a vázlat számításai és a heurisztikus megfontolások alapján kapott eredmények alapján.

11. ábra: A Bluetooth antenna megtekintése a mobiltelefon-tokban

Modell létrehozásakor meg kell emlékezni, hogy a geometrianak meg kell felelnie az antenna valódi helyzetének működése közben, vagyis úgy, hogy a test függőleges helyzetben van (vagy alacsony szögben). Ebben az esetben a lapos antenna a "szélén" állásban van.

A miniatűr kerámia antennák jellemzői

A kerámia antenna magas dielektromos konstansú szubsztrátumon készül. A nagy permeabilitású anyag is nagy veszteséggel rendelkezik.

Ezért az ilyen antennák kiszámítását olyan programokkal kell elvégezni, amelyek alapvetően figyelembe veszik a kerámiák veszteségét. Az ilyen program a HFSS program.

Annak érdekében, hogy sikeresen telepítsen egy lapos antennát egy mobiltelefon-cső kialakításához, akkor olyan elszámolási tanulmányokat kell végeznie, amelyek az antennarendszer jellemzőinek függését mutatják a telefontervek bizonyos elemeiből.

Megjegyezzük a Microsstrip antennák alábbi jellemzőit:

• a mikrofórok antennái szűkebbek, a spirálokhoz képest;
• a MicroStrip antennákat könnyen megvalósíthatják körkörös polarizációval, szemben a spirális antennák túlnyomórészt függőleges polarizációjával;
• a mikrofórok antennái egyenetlenebb sugárzási diagrammal rendelkeznek az azimutális síkban, mint a spirál és a vibrációs, a aszimmetria a függőleges tengelyhez képest.

Mint már megjegyeztük, a kerámia antenna 3D-s szerkezet, amelynek felületén egy bizonyos forma fémvezetőként alkalmazzák. Ez a design lehet egy vagy több gerjesztési pont. Az antenna ezen pontjaiban egy gerjesztési feszültséget biztosít, amely a sugárzási áramok szerkezetébe vezet. A gerjesztési pontok szimmetrikus transzformátorral (Baluster) társíthatók.

A gerjesztési pontokon kívül a nyomtatott antennák földelési pontjai lehetnek (a földelő síkhoz való kötődés). A komplex kialakításban bízott áramok sugárzási diagramot alkotnak, és más antenna jellemzőket hajtanak végre, amelyek szükségesek a kommunikáció kialakításához személyi számítógép vagy más eszköz.

Mivel az elektrodinamikai számítás eredményeként meghatározható az áramok eloszlását a rendszerben, akkor az analízisek alapul szolgálhatnak az antenna frissítéséhez.

Az antenna megtervezésének folyamatában először 50 ohmhoz közel áll, mivel ebben az esetben az antennát alacsony zajszintű bemeneti erősítővel és teljesítményerősítővel lehet tárgyalni az átviteli útvonal.

Például, ha a nagysága a visszatérési veszteség az antenna (paraméter 20 log | S 11 |), annak érdekében, -20 dB, ez arra utal, hogy az üzemi tartomány az antenna fog működni jó egyezést mutat a környező tér. A -20 dB értéke azt mutatja, hogy a generátor teljesítménye szinte az antenna tükröződése nélkül felszívódik, ami viszont szabad helyet tölt be. Az antenna egy transzformátor a teljesítményerősítő (vagy az alacsony zajerősítő bemenete) és a szabad tér között, hullámállóság Melyik lapos hullám a távoli zónában 377 ohmnak tekinthető.

A következő követelmény a sugárzás jellemzői, amelyek meghatározzák az antenna különböző irányban történő kibocsátását. Tervezésekor és kiszámítjuk az antennákat általában érdekelt keresztmetszete a hangsúly diagram két egymásra merőleges síkban: azimutáiis és dühös. Az azimuthal DN meghatározza az antenna azon képességét, hogy vízszintes síkban bocsátson ki, a dühös alul - a függőleges. És ugyanazon a nap fontos a mobiltelefon számára, de az első meghatározza az Omnidarity-t, és jellemzőbb a sugárzás működési feltételeinek becslése. A nyomtatott antenna irányának vagy módosításainak paraméterei nem lehetnek rosszabbak, mint a meglévő spirális pin antennák.

Bluetooth antenna sugárzás jellemzői

A táblázat bemutatja az antenna modellezésének eredményeit a házban egy adott design pontos geometriai méretével. A táblázat azt mutatja, hogy a számított kialakítás paraméterei szignifikánsan eltérnek a mért illeszkedő paraméterektől (16. Ezért elemezze a különbségek okait.

Asztal. Erő, sugárzott antenna, irány, erősítés és Magnethyud a szubsztrátum veszteségeinek hiányában (a dielektromos permeabilitás tangensje \u003d 0). A névleges generátor a bejáratnál (port) 1 w

F frekvencia	P sal Kibocsátott teljesítmény, számítás, W (kiszámított teljesítményösszegek a sugárzási síkon keresztül)	D élelmiszer, db (kiszámítás a HFS-eken)	G erősítés, db \u003d p sed / p nom	S 11 számítás a hfss-en	20 nap 11 db
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

A becsült és valós kialakítás közötti legnagyobb fő különbség a szubsztrátum paramétereiben rejlik. Így a táblázatban bemutatott számítási adatok megfelelnek a kerámia szubsztrátum veszteségeinek hiányának. Ebben az idealizált esetben veszteség nélkül megtaláljuk az asztali paraméterek kapcsolatát.

A pizelet a HFSS program számítja ki a sugárzási határon. A Távoli mező határát jelző falakon áthaladó hatalom összegzi, és ezt adja.

Ha a szubsztrátum és a vezetők veszteség nélkül, akkor az antennához jött az összes hatalom, azaz P jelentése. \u003d P hangya, és ez az antennához jött, majd a kibocsátott hatalom meghatározásra kerül, ezzel ellentétben:

P volt t \u003d p hanT \u003d p nom (1 - | s 11 | ²), (7)

ahol p nom a generátor névleges ereje. A HFS-k számításánál 1 W.

2 GHz-es frekvencián, a táblázatnak megfelelően, a (7)

P ant \u003d 1 (1 - | 0,96 | ²) \u003d 0,07W,

mi megfelel az értékben lévő értékkel kapott értéknek.

Az antenna megerõsítése definíció szerint egyenlő

Helyettesítő (7) a (8) bekezdésben, logaritmikus skálán,

G \u003d 10lg (1 - | S 11 | ²) + d. (kilenc)

A 2 GHz-es frekvenciához antenna nyereségünk van

G \u003d 10LG (1 - | 0,96 | ²) + 3.47 \u003d -7,8 db.

Megmutattuk tehát, a kapcsolat az antenna paramétereit az esetben veszteség nélkül az aljzat.

Lásd: (7) a következő formában:

A HFS-ek kiszámításának elemzésével látjuk, hogy 2 GHz-es frekvencián és más frekvenciákon az antenna javítása rossz, és ami a legfontosabb, az antenna rendellenessége történik (12. ábra). A kísérlet azonban azt mutatja, hogy az antenna fokozása lényegesen magasabb, még a megfelelő láncok bevonása nélkül is. Mi a helyzet? Kiderül, hogy furcsaan kiderül, a kerámia szubsztrátum veszteségeinek jelenléte hozzájárul az antenna harmonizációjához és a kis antenna jellemzőinek javulásához, összehasonlítva a szokásos antennához képest, amelyek dimenziói arányosak a hullámhosszral. Valójában a TG \u003d 0,1 (természetesen irreális) értékveszteségének növelése a HFSS kiszámításával az 1. ábrán bemutatott képesítési függőségeket kapjuk. 13.

12. ábra. Frekvencia-válasz Bluetooth antenna kerámia paraméterekkel \u003d 34, TG \u003d 0 (veszteség nélkül). A képen egyértelmű, hogy a koordináció rossz

13. ábra. Frekvencia-válasz Bluetooth antenna kerámia paraméterekkel \u003d 34, TG \u003d 0,1 (2 GHz-es frekvencián)

Az antenna hatékonyságának vizsgálata érdekében a veszteségetől függően az antenna jellemzőitől függően kiszámítjuk a kerámiák veszteségeitől. A kerámiáknak vesztesége van, és a számítások azt mutatják, hogy ha feltételezzük, hogy nincs veszteség, az antenna rossz illeszkedéssel rendelkezik, ha veszteség van - a tárgyalás javul.

A POWER P-t a program számítja ki, mint a kapacitások összege, amely a sugárzás minden korlátozására esett. Ez a hatalom kisebb, mint a generátor névleges ereje, és csak része.

Mivel ebben az esetben veszteségeink vannak, azokat a veszteség nélkül, a (7) általános képletű kapacitás különbsége, és a P értéke. Az egyenlőség P volt tónusos \u003d P ant már nem tisztességes, ezek a kapacitások eltérnek a szubsztrátum veszteségeinek hatalmában:

P volt t \u003d p ant - P. (tizenegy)

Helyettesítő (11) a (8) képletben, azzal érjük, hogy az antenna javítása, figyelembe véve a kerámiák veszteségeit

amely képviselhető

| S 11 | ² \u003d 1 - KTG - G / D, (13)

ahol k * tg \u003d p rubel / p nom, k az általános esetben nem egyenlő 1.

A (13) -tól láthatjuk, hogy | S 11 | ² csökken a növekvő veszteségekkel, és meg lehet érteni, hogy az antennával való koordináció könnyebbé válik a kerámiák esetében.

14. ábra: Bluetooth antenna rendszer Rate Comerate diagram

15. ábra. Azimutális mobiltelefon Directivity Chart Bluetooth antenna rendszer

A számítások azt mutatják, hogy a felhasználó testének egy kis antenna mintázatára gyakorolt \u200b\u200bhatása lényegesen kisebb, mint a fő mobiltelefon-antenna alján. Ugyanez mondható el a Bluetooth antenna sugárzott erejének hátrameneti hatására az emberi testre.

A síkantenna kísérleti vizsgálata

A kísérleti antenna-beállítást a koordináció kritériuma és a nap kritériumai végezhetjük. Ábrán. A 16. ábra az S11 paraméter mért frekvenciaválaszát mutatja, amelyet a Smith diagramra alkalmaznak.

16. ábra. A láncelemzőszeren mérve. Az antenna bemeneti ellenállása a házban

Ezek a kísérleti mérések a HP8632 láncmérőn készülnek.

Az antenna rendszer elmozdulási frekvenciájának kísérleti mérése az antenna képernyő árnyékolásánál megmutatta, hogy a rezonáns frekvencia gondozása az antenna bevezetése esetén 50 MHz volt.

Következtetés

A cikk a vezeték nélküli helyi kommunikációra szánt Bluetooth-rendszer modellezésének jellemzőit tárgyalja. A mobiltelefon Bluetooth rendszerét figyelembe veszik. Az antenna rendszer munkájának fő jellemzője az antenna munkája egy erősen fémezett épületben, vagyis nagyobb ellensúly. Ezért az antennák által az eset felületén ellenőrizendő áramok kiszámításához az elemzési programot 3D-s ábrázolásra kell alkalmazni. Egy ilyen program a HFS-k. Ebben az esetben az antennának szimulálása az eset más elemeihez képest az antenna és a cső kialakításának tervezésének alapvető része.

A modellezési folyamat jellemzőit az YCE-5207 antennafolt példái mutatják be, amelyet egy téglalap alakú fémplatform és egy mikroszálas vonal kombinációja mutatja be kellően összetett formák nagy dielektromos állandójával. A specifikus elemzés eredményeit a reflexiós együttható, az áramlatok, a közeli mező és a nap folyamatos jellemzői formájában mutatják be. Megjelenik a tubus test elemeinek hatása a távoli zónában lévő sugárzási diagramra. Mind a külső, mind az érintetlen opciókat az antenna csatlakoztatásához.

Irodalom

1. Jennifer Bray, Charles Sturman. Bluetooth: Csatlakozás kábelek nélkül. Prentice-Hall, 2001. 495 p.
2. Balanis C.a. Antennaelmélet: Elemzés és tervezés, Wiley & Sons. 2. kiadás. 1997.
3. Fujimoto K. és James J.R. (Szerkesztők). Mobilantenna rendszerek kézikönyve. 2. kiadás. Artech House. 2001. 710 p.
4. Kesshenikh V., Ivanov E., Kondrashov Z. Bluetooth: Az építési és működési alapelvek // Chip hírek. 2001. No. 7. P. 54-56.
5. Kalinichev V., Kurushin A. Mikroforn antennák mobiltelefonokhoz // Chip hírek. 2001. No. 7. P. 6-12.

A vezeték nélküli eszközök nagyon kényelmesek - nem kell többet kell aggódnod a vezetékekhez, de egyértelműen meg kell értened, hogy a kapcsolat "levegővel" rendelkezik saját határozott korlátai a sugáron. És az olcsóbb például egy Bluetooth-adapter lesz, amelyet a számítógépre szerez, annál kevesebbet tudsz távolítani tőle, hogy stabil kapcsolatot kapjon. Természetesen néhány drága eszköz nem mindig ad jó eredményt. Ma beszélünk arról, hogyan erősíthetjük a Bluetooth jelet és mennyire valóságos.

Általános információ

A cikk olyan módszereket ír le, amelyek az adapter szétszerelését jelentik, az alkatrészeit helyettesítik vagy forrasztással módosítják, ami mindenkitől messze lehet. Ha nem érti az elektronikát, nem nagyon kéri a forrasztópad vagy az eszköz használatát a garancia alatt, akkor kerülje el a hasonló módszereket.

Kiegészítjük az adaptert

A legegyszerűbb, de nem a leghatékonyabb módszer, hogyan növelhető a Bluetooth sebesség, lehetnek adapter adapter hozzáadásához a reflektor, amely egy adott irányba küld egy jelet, és nem erősíti meg az eloszlását mind a 360 fokos.

Megpróbálhatsz ilyen fényvisszaverőt egy ónos sörből, kivágni a tetejét, és még néhány nyílást készíthet: felülről lefelé, majd egy kicsit az oldalról, mintha enyhén elválasztana a bankok alját.

A Bluetooth-adapter a középpontba van rögzítve, amit meg kell tennie, és csatlakozik egy USB adapter számítógéphez.

Valami ilyesmi épülhet a kartonból a fóliával.

Egy másik lehetőség, amely képes dolgozni, hogy csak a bankok tetejét levágja, majd tegyen egy nyílásot a hajótesthez közelebb az üveg aljához, és helyezze be az adaptert az oldalán belül, amelyen az antenna található. Továbbá, ismét rögzítse a módszert, amely kényelmes az Ön számára, és csatlakoztassa a kiterjesztésen keresztül.

Módosítások

És most beszélünk arról, hogy milyen módon jelentik az adapter fizikai módosítását. Az olcsóbban valószínűleg nem találsz külső antennát, amelyben valójában van a probléma.

Nyissa ki a testet, ha van ilyen lehetőség, és keresünk egy SMD antennát, ami díjban van, - ki kell esnie, csak nagyon óvatosan, nem túlmelegedési tétel.

Továbbá forrasztjuk az SMA csatlakozót az antenna helyre, mielőtt az összes felesleges eltávolítása: az a rész, amelyben az antenna le van csavarva, ne érintse meg, és a másik végén levágja a szélét, osztjuk a képet és vénák, megtisztítjuk őket, kimegyünk.

Ha kétségei vannak, ahol pontosan hogyan kell forrasztani, a legjobb, ha kapcsolatba léphet a rádió amatőrök fórumokkal.

Most csatlakozunk ahhoz a tényhez, hogy kijöttünk, az antenna, amely merészen megfordítható a régi Wi-Fi-tól.

Ha már van egy drágább készüléke már egy külső antennával, de még mindig elégedetlen a jelzéssel, akkor mentse el a helyzetet hipergyorsító antenna - megvásárolja, vágja le az adaptert a lakóhely csatlakoztatásához és elválasztásához.