Symuluj zły odbiór telefonu komórkowego w laboratorium

Obecnie pracuję nad urządzeniem internetowym wykorzystującym modem uBlox SARA-U260 gsm / 3G.

Podczas testów w terenie mieliśmy poważne problemy z oprogramowaniem / oprogramowaniem układowym z powodu słabego odbioru telefonu komórkowego podczas naszych wdrożeń w Afryce Subsaharyjskiej.

Trudno mi powielać problemy w laboratorium, ponieważ odbiór komórek tutaj jest zbyt dobry. Nawet jeśli do modemu nie jest podłączona antena, nadal można połączyć się z Internetem sieci komórkowej!

Dlatego szukam najlepszego sposobu, aby udaremnić mój modem, który myśli, że ma zły odbiór.

Jedną z moich myśli było przecięcie kabla koncentrycznego anteny i przylutowanie rezystora między osłoną gnd a przewodnikiem środkowym. Czy to zadziała? Jaki rozmiar rezystora miałby sens? Prawdopodobnie dość niski rezystor (powiedzmy 50 omów?)

Jestem zdezorientowany, dlaczego modem nadal może się łączyć nawet bez anteny. Myślałem, że podczas normalnej pracy modem musi zwierać przewód uziemiający i środkowy podczas transmisji (stąd wysoki prąd związany z impulsem transmisyjnym).

Czy w normalnych okolicznościach krótkie położenie znajduje się wewnątrz anteny? Jeśli tak, to czy środkowy przewodnik koncentryczny nie miałby zawsze potencjału ziemi (tj. Podczas odbioru)?

EDYTOWAĆ:

Dziękuję za odpowiedzi. Mam duże metalowe pudełko siedzące na biurku gotowe do zamontowania DUT (dzięki za ten akronim @Ali Chen) jutro!

Aby „zasymulować” gorszy odbiór komórek, możesz użyć tłumików RF między płytką a anteną. Składają się z wielokrotnych rezystancji budujących sieć, która tłumi moc RF w bardzo przewidywalny sposób, zarówno w RX, jak i TX, zachowując jednocześnie impedancję RF wnioskodawcy widzianą z modemu i anteny. Mają ograniczoną moc znamionową.

Nie uruchamiaj modemu z otwartym lub zwartym wyjściem RF. Wzmacniacz RF wcale tego nie spodoba.

Małe tłumiki z wtyczkami SMA zwykle kosztują około 10-20 € ( https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=VAT-3%2B ). SARA-U260 może emitować maksymalnie 33 dBm (2 W) wartości szczytowej, średnio mniej. Zacznij rozpraszać większość mocy za pomocą tłumika 2 lub 3dB (o mocy 1 W) podłączonego po stronie modemu, a następnie możesz dodać więcej tłumików, aby jeszcze bardziej zmniejszyć moc i na końcu podłączyć antenę. Systemy bez anten mogą zachowywać się chaotycznie, a tłumiki nie są doskonałym substytutem anten.

W przypadku dużych tłumień (> 40 dB tłumienia, powiedziałbym) układanie w stos tłumików nie jest rozwiązaniem, ponieważ pewna część mocy RF zawsze przecieka do i z modemu w inny sposób niż przez port antenowy (małe fragmenty śladu RF na twojej płytce drukowanej, moc dostawa itp.). Następnie potrzebujesz skrzynki ekranowanej za pomocą fal radiowych (np. Http://www.jretest.com/jre-0709-P.htm ) z niektórymi tłumikami wewnątrz pudełka i niektórymi tłumikami poza pudełkiem. Modem jest umieszczony w skrzynce, antena pozostaje na zewnątrz, a skrzynka jest wyposażona w złącza RF, aby w kontrolowany sposób odbierać i odbierać sygnały z skrzynki.

Jeśli masz na to budżet, pół tuzina stałych tłumików, ekranowane pudełko i zmienny tłumik (np. Https://www.aliexpress.com/item/2Watt-0-90dB-Coaxial-Adjustable-Key- Naciśnij-NKK-RF-step-Attenuator-Stepping-DC-to / 32779942411.html ) może być bardzo wygodny do symulacji dynamicznych warunków RF w kontrolowany sposób.

Jeśli słaby odbiór wynika z pobliskich źródeł zakłóceń, potrzebny będzie generator sygnału RF (plus „trójnik” RF i być może skrzynka izolacyjna), aby naśladować ten problem. To nie jest tanie.

Zwykle testowanie i debugowanie sieci WWLAN odbywa się w ekranowanych elektromagnetycznie klatkach w laboratoriach, gdy zewnętrzne sygnały wieży (lub lokalne wzmacniacze / translatory 3G-4G) są zbyt silne. Testy są zwykle wykonywane za pomocą specjalnych instrumentów, takich jak tester Agilent LTE , który ma wszystkie możliwości zmiany poziomów sygnału i symulacji słabego odbioru. Podczas normalnej pracy tester LTE jest podłączony w miejsce anteny testowanego urządzenia (DUT), omijając własne anteny DUT. Alternatywnie możesz podłączyć prostą antenę jednokierunkową bezpośrednio do wyjścia LTE Tester i użyć anteny natowskiej DUT, ale wtedy będziesz musiał kontrolować odległość i przeprowadzić ponowną kalibrację kanału RF.

Należy pamiętać, że problem może nie dotyczyć oprogramowania / oprogramowania układowego, ale SPRZĘTU. Urządzenia bezprzewodowe zwykle używają zautomatyzowanej kontroli wzmocnienia nie tylko w kanale odbiorczym, ale także w kanale nadajnika. Gdy odbiór jest słaby, tester słusznie przyjmie, że jest daleko od wieży komórkowej, a zatem MUSI użyć wyższej mocy nadawania. Moc impulsów transmisyjnych może wynosić do 1-5 W, co będzie kolidować z układem płytki, a jeśli konstrukcja płytki drukowanej zostanie źle wykonana, może to zakłócić wszystkie inne funkcje DUT, wszystkie inne czujniki itp.

RF jest trudne.

Nie bałbym się anteny, myślę, że produkt powinien zostać przetestowany w ostatecznej konfiguracji. Powód tego jest prosty: gdy odbiór jest naprawdę zły, twój nadajnik zwiększy swoją moc do maksymalnej wartości, a będziesz zainteresowany dowiedzieć się, czy (raczej ogromne) ilości fal radiowych, które rozłoży, rozbiją twoje mikro, uszkodzone twoje czujniki analogowe lub cokolwiek innego czarna magia RF może zrobić na niewinnych obwodach obserwatora.

Z punktu widzenia układów scalonych na płytce drukowanej moduł GSM wyładowujący kilka watów fal radiowych jest jak mini nuke ... znacznie więcej niż jakikolwiek opamp go.

Naprawdę, naprawdę chcesz to przetestować, a modyfikacja anteny w celu uzyskania niższej wydajności NIE osiągnie tego!

Sugeruję włożenie całego produktu do klatki Faradaya, np. Kuchenki mikrofalowej, szybkowaru lub czegoś takiego:

Dostępne również w przezroczystym ...

Teraz, jeśli poprowadzisz przewody przez klatkę Faradaya, wtedy RF jeździ na nich, i będziesz musiał użyć odpowiednich filtrów przepustowych, i w zasadzie Zrób to dobrze, co chyba nie ma sensu.

Jako alternatywne rozwiązanie: wykonaj test w piwnicy budynku.

Zły odbiór może wynikać nie tylko z niskiego sygnału, ale także z odległości do wieży komórkowej.

Zwłaszcza GSM jest przeznaczony tylko do przejechania około 35 km. W przeciwnym razie „wyprzedzenie czasowe” między nadawcą a odbiornikiem sygnału RF byłoby zbyt duże dla używanego protokołu.

Zobacz https://en.wikipedia.org/wiki/GSM i inne zasoby, aby uzyskać więcej informacji na ten temat.

Trudno to zasymulować bez odpowiedniego sprzętu. Powinieneś prawdopodobnie wynająć do tego laboratorium. Duże firmy telekomunikacyjne mają takie możliwości testowania.

Niektóre możliwości:

1. Podłącz antenę do obojętnego obciążenia
2. Użyj tłumika kroków między anteną a radiem, używając podwójnie ekranowanego przewodu koncentrycznego
3. Przeprowadzaj eksperymenty w osłoniętym pomieszczeniu / obudowie

Zauważ, że odpowiedni tłumik nie jest zwykłym rezystorem. Składa się z podkładki oporowej, która ma wejścia i wyjścia dopasowane do impedancji. Sprawdź tłumik rezystancyjny T pad. Większość jest określona jako dB tłumienia. Wersje schodkowe o tłumieniu> 100 dB są łatwo dostępne jako akcesoria laboratoryjne. Używaj ich z podwójnym lub poczwórnym ekranowanym kablem koncentrycznym, aby zmniejszyć ścieżki wycieków.

Podczas testów w terenie na twoje urządzenie wpływają problemy środowiskowe (technicznie geograficzne?), A nie problemy z samym urządzeniem. Dlaczego więc nie po prostu odizolować urządzenia za pomocą fizycznej blokady, takiej jak ściany lub metalowe skrzynki (z powyższych odpowiedzi).

Niektóre budynki mają wbudowane anteny telefoniczne (jakkolwiek je nazwiesz). Więc może wypróbuj swoje urządzenie gdzie indziej?