Моделюйте поганий прийом стільникового телефону в лабораторії

В даний час я розробляю Інтернет-пристрій, який використовує модем uBlox SARA-U260 gsm / 3G.

Під час польових тестувань у нас виникли значні проблеми з програмним забезпеченням / прошивкою через поганий прийом стільникового телефону в наших розгортаннях в Африці на південь від Сахари.

Мені важко дублювати проблеми в лабораторії, оскільки прийом стільникових тут занадто хороший. Навіть якщо антена не підключена до модему, вона все одно може підключитися до мережі мобільного зв'язку!

Отже, я шукаю найкращий спосіб перешкодити моєму модему думати, що він сприймає погано.

Однією з думок я був розрізати коаксіальний кабель антени та припаяти резистор між гвинтовою кожухом та центральним провідником. Це працювало б? Який розмір резистора мав би сенс? Можливо, досить низький резистор (скажімо, 50 Ом?)

Мене бентежить питання, чому модем все ще може підключитися навіть без антени. Я подумав, що під час нормальної роботи модем повинен замикати землю та центральний провідник під час передачі (отже, високий струм, пов'язаний із сплеском передачі).

За звичайних обставин чи коротке розташування всередині антени? Якщо так, то чи не був би центральний провідник коаксіатора завжди наземним потенціалом (тобто під час прийому)?

Редагувати:

Дякую за відповіді. На моєму столі сидить велика металева коробка, готова до встановлення DUT (спасибі за цю абревіатуру @Ali Chen) завтра!

Для "імітації" біднішого прийому комірок можна використовувати радіочастотні аттенюатори між вашою платою та антеною. Вони складаються з декількох опорів, що створюють мережу, яка буде передбачувано потужно випромінювати радіочастотну потужність, як в RX, так і в TX, зберігаючи RF-імпеданс пропонованого, як видно з модему та антени. Вони мають обмежений показник потужності.

Не запускайте свій модем із відкритим або короткозамкненим його вихідним випромінюванням. РЧ-підсилювач зовсім не сподобається.

Маленькі аттенюатори зі штекерами SMA зазвичай коштують приблизно 10-20 € ( https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=VAT-3%2B ). SARA-U260 може випромінювати максимум 33 дБм (2 Вт) пік, менше в середньому. Почніть розсіювати основну частину потужності за допомогою 2-х або 3-кратного аттенюатора (розрахованого на 1 Вт), підключеного на стороні модему, і тоді ви можете додати більше атенюаторів, щоб ще більше зменшити потужність і, нарешті, підключити антену. Системи без антен можуть поводитися нерівномірно, а аттенюатори не є чудовою заміною антен.

Для великих ослаблень (> я б сказав,> 40 дБ загасання, я б сказав) укладання аттенюаторів не є рішенням, оскільки деяка радіочастотна потужність завжди просочується і виходить із модему іншими способами, ніж антенний порт (невеликі ділянки тракту РФ на вашій платі, потужність постачання тощо). Тоді вам знадобиться захищений радіочастотним екраном (наприклад, http://www.jretest.com/jre-0709-P.htm ) з деякими аттенюаторами всередині коробки та деякими аттенюаторами поза коробкою. Ваш модем поміщений всередину коробки, антена залишається зовні, а коробка оснащена радіочастотними роз'ємами, щоб контрольно надходити сигнали в і з коробки.

Якщо у вас є бюджет на це, півдесятка фіксованих аттенюаторів, екранований ящик та змінний аттенюатор (наприклад, https://www.aliexpress.com/item/2Watt-0-90dB-Coaxial-Adjustable-Key- Press-NKK-RF-step-Attenuator-Stepping-DC-to / 32779942411.html ) може бути дуже зручним для моделювання динамічних умов радіочастоти контрольованим чином.

Якщо поганий прийом відбувається через сусідні джерела перешкод, вам знадобиться генератор радіочастотних сигналів (плюс RF-трійник і, можливо, блок ізоляції), щоб імітувати цю проблему. Це недешево.

Зазвичай тестування та налагодження WWLAN проводиться в електромагнітно екранованих клітинах в лабораторіях, коли зовнішні сигнали башти (або локальні 3G-4G ретранслятори / перекладачі) занадто сильні. Тести зазвичай проводяться за допомогою спеціальних інструментів, таких як тестер Agilent LTE , який має всі можливості змінювати рівень сигналу та імітувати слабкий прийом. У звичайному режимі тестер LTE підключається замість антени на пристрої, що перевіряється (DUT), минаючи власні антени DUT. Крім того, ви можете підключити просту внутрішньонаправлену антену право до виходу тестера LTE і використовувати антену DUT natve, але тоді вам потрібно буде контролювати відстань і зробити повторну калібрування радіочастотного каналу.

Майте на увазі, що проблема може бути не у вашому програмному забезпеченні / мікропрограмному забезпеченні, а в апараті HARDWARE. Бездротові пристрої зазвичай використовують автоматизований контроль посилення не тільки в каналі приймача, але і в каналі передавача. Коли прийом слабкий, DUT справедливо вважатиме, що він знаходиться далеко від башти стільникового зв'язку, і тому ОБОВ'ЯЗКОВО використовувати більшу потужність передачі. Потужність сплеску передачі може бути до 1-5 Вт, що буде заважати плануванню плати, і якщо конструкція друкованої плати виконана погано, це може порушити всі інші функціональні можливості DUT, всі інші датчики тощо.

РФ хитрий.

Я б не возився з антеною, я думаю, продукт повинен бути протестований у його остаточній конфігурації. Причина цього проста: коли прийом дійсно поганий, ваш передавач збільшить свою потужність до максимального значення, і вам буде цікаво дізнатися, чи (досить величезні) кількості РФ, які він викрутить, розбить ваш мікро, зіпсуються ваші аналогові датчики або будь-яка інша чорна магія радіочастотних сигналів може робити на мікросхемах невинного спостерігача

З точки зору мікросхем на друкованій платі, ваш GSM-модуль, що витягує кілька ватт РФ, - це як міні-нукей ... набагато більше, ніж достатній для будь-яких мотоциклів Opamp.

Ви дійсно дуже хочете перевірити це, і модірування антени для нижчої ефективності НЕ добиться цього!

Я пропоную помістити весь продукт у клітку Faraday, як мікрохвильову піч, скороварку чи щось подібне:

Також доступний у перегляді ...

Тепер, якщо ви проводите дроти через свою клітку Фарадея, тоді РЧ буде їздити по них, і вам потрібно буде використовувати належні фільтри подачі, і в основному це робити правильно, що, мабуть, не в цьому справа.

Як альтернативне рішення: зробіть тест у підвалі вашої будівлі.

Поганий прийом може спричинятися не тільки від низького сигналу, але і від відстані до вежі стільника.

Особливо GSM призначений лише для проїзду приблизно на 35 км. В іншому випадку "просування за часом" між відправником і приймачем радіочастотного сигналу було б занадто великим для використовуваного протоколу.

Дивіться https://en.wikipedia.org/wiki/GSM та інші ресурси для отримання додаткової інформації про це.

Це важко моделювати без належного обладнання. Для цього вам, мабуть, слід найняти лабораторію. Великі телекомунікаційні компанії мають такі можливості тестування.

Деякі можливості:

1. Підключіть антену до фіктивного вантажу
2. Використовуйте ступінчастий аттенюатор між антеною та радіо, використовуючи подвійний екранований коаксіатор
3. Проведіть свої експерименти в екранованій кімнаті / шафі

Зауважте, що правильний аттенюатор - це не простий резистор. Він складається з резистивної колодки, яка має імпедансні відповідні входи та виходи. Знайдіть резистивний аттенюатор T-колодки. Більшість задаються як децибелі ослаблення. Ступінчасті версії з ослабленням> 100 дБ легко доступні як лабораторні аксесуари. Використовуйте їх з подвійним або чотиригранним коаксіальним коаксієм для зменшення шляхів витоку.

Під час польових випробувань на ваш пристрій впливають екологічні (технічно географічні?) Проблеми, а не проблеми із самим пристроєм. То чому б не просто ізолювати пристрій від фізичної блокування, наприклад, стін чи металевих ящиків (із відповідей вище).

У деяких будинках вбудовані телефонні антени (як би ви їх не називали), тож, можливо, спробуйте свій пристрій десь ще?