Как выглядит антенна в смартфоне
Как доработать антенну смарфтона и в несколько раз улучшить прием сигнала
Дисклеймер: измерения проводились за рабочим столом на одном месте. Да, конечно, точность такого подхода чрезвычайно низкая, а еще автор – не инженер с десятком дипломов по электронике, радиотехнике и физике. Но и результаты не предназначены для научной статьи. Главное – чтобы работало лучше заводской антенны. Модификации обратимые, и в любой момент можно подключить заводскую антенну.
Уже давно прошли времена, когда фраза «у меня слабый сигнал» означала пребывание в глухом лесу или далекой деревне. Потерять контакт ваш смартфон может и в центре города. Оставаться на связи поможет небольшая аппаратная модификация мобильника. Практическое усовершенствование выполнено на смартфоне Huawei Y6 2018, который предоставлен для эксперимента магазином MOYO.
Железная проблема
Современный смартфон – это набор компромиссов. Некоторые из них выдуманы производителями, как, например, нехватка места для размещения аудиоразъема 3,5 мм. Другие – объективные, как, например, антенны смартфонов. Об их особенностях можно почитать самостоятельно. А отметить стоит то, что для нормальной антенны в корпусе смартфона нет места.
Антенна размещается в нижней части смартфона, рядом с портом для зарядки
Особенно интеграции нормальной антенны мешает тенденция к безрамочности и удлинению экранов в высоту. Из-за этого инженерам приходится еще больше уменьшать размер антенны в корпусе телефона.
Также для уменьшения влияния радиоизлучения на пользователя инженеры размещают антенну внизу корпуса смартфона, подальше от мозга. Однако при этом пользователь закрывает антенну рукой, когда держит смартфон. Это ухудшает прием сигнала.
Производители не показывают правду
Увидеть уровень приема на современном смартфоне не так уж легко – индустрия пытается делать вид, что все хорошо, и сигнал почти всегда замечательный.
Начиная с Android 9, операторы также получили возможность скрыть уровень сигнала от пользователей. Управлять отображением сигнала должен конфигурационный файл на SIM-карте. С такой опцией невозможно посмотреть точный уровень сигнала в настройках смартфона.
Особенности измерения сигнала
Узнать реальный уровень сигнала в большинстве современных смартфонов пока еще возможно. Для этого зайдите в настройки смартфона и перейдите в раздел «О телефоне». Найдите меню «Статус» или «Сеть» – в зависимости от прошивки оно может называться по-разному. Далее тапните на подменю SIM-карты или листайте вниз, пока не увидите пункт «Уровень сигнала».
Аппаратная модификация
Проволоку для самодельной антенны можно взять с обмотки двигателя любого компьютерного вентилятора. Они имеют лаковую изоляцию, которую перед припайкой необходимо счистить. Коннектор разъема антенны можно взять от любого ненужного смартфона.
Если смартфон работает в стационарном режиме точки доступа к интернету, имеет смысл создать «антенну Харченко». Она направленная – квадраты нужно располагать в сторону базовой станции оператора для наилучшего приема (улучшение уровня приема в зависимости от ориентации видно на видео ниже). Зато у нее высокий коэффициент усиления 8…10 dB в зависимости от качества выполнения.
«Антенна Харченко» представляет собой два скрепленных вместе квадрата. Для 4G LTE на частоте 2600 МГц длина волны составляет 115,38 мм. Длина одной стороны квадрата является четвертой частью этого числа и равна 27,9 мм. Есть еще несколько важных параметров, но для первого прототипа ими можно пренебречь. Строим «антенну Харченко», нарисовав на бумаге два квадрата. По периметру нужно протянуть провод, а в точке соединения квадратов прикрепить кабель для подключения к смартфону.
Уровень приема антенны Харченко зависит от ее ориентации в пространстве 
Антенна Харченко с подключенным коннектором для подключения к смартфону
Вот результаты этого прототипа (сбоку телефона виден кусок бумаги, на котором выполнена антенна):
Если нужно держать связь мобильно, можно создать антенну «монополь». Она всенаправленная – излучает одинаково во всех направлениях, поэтому имеет усиление всего 3-5 dB. Монополь представляет собой просто кусок проволоки, длина которого равна длине радиоволны. То есть для наилучшего приема 4G LTE на частоте 2600 МГц в городе нужно отрезать кусок проволоки в 115 мм.
Монополь подключен к телефону 
Так выглядит монополь с полузакрытым корпусом 
Проволока монополя видна на фоне экрана
Вот результат монополя:
Как усилить сигнал телефона: причины плохого сигнала и решение проблемы своими руками
Несмотря на широкое распространение мобильной связи, все еще актуален вопрос как усилить сигнал телефона, вернее сотовой связи, к которой он подключен. Неважно, живете ли вы в небольшом поселке, или в мегаполисе, вероятность того, что ваше устройство перестанет ловить сигнал, есть везде.
Постепенно эта проблема решается операторами, появляются новые базовые станции, повышается связи. А что, если проблема кроется в вашем телефоне, а не в сети? Сегодня мы решили разобраться, с чем же связан плохой уровень сигнала и можно ли это исправить своими руками.
Что такое сотовый сигнал?
Существует несколько стандартов сотовой связи, отличающиеся способом передачи сигнала и частотой. Как правило, базовые станции возводятся на возвышенностях, дабы обеспечить максимальную зону покрытия. Однако никуда не денешься от преград, которые препятствуют прохождению сигнала. Это могут быть и стены, и деревья, и прочие преграды, при контакте с которыми сигнал ослабевает.
Понятное дело, что на открытой местности, где не изобилуют высотные здания, зона покрытия будет выше. К примеру, для станций, работающих по стандарту GSM-900, в этом случае зона составляет не более 30000 километров. В условиях городской застройки цифра уменьшается до 7 километров. Станции с более продвинутыми стандартами связи в лице 3 G и LTE покрывают зону в два раза меньшего диаметра.
Из-за чего имеем слабый сигнал телефона?
Из-за выше оговоренных преград могут образовываться так называемые мертвые зоны или дыры в покрытии. То есть, места, где сигнал слабый, нестабилен или вовсе отсутствует. Где чаще всего сталкиваются с плохим уровнем сигнала на телефоне:
Однако не всегда причиной отсутствия сигнала становятся преграды и удаленность от станции. Часто причиной становится телефон пользователя. Вы, наверняка, бывали в ситуациях, когда у знакомого есть сигнал сотовой связи, а у вас – нет.
И это при этом, что вы пользуетесь услугами одного оператора. Распространены случаи, когда на двух одинаковых телефонах наблюдается разный уровень сигнала. Причин может быть немало:
Как усилить сигнал телефона своими руками?
Что ж, прошлись по теории, переходим к практике. Мы разберем несколько способов усиления сигнала сотовой связи, начиная с наиболее простых, заканчивая довольно сложными и дорогостоящим.
Причина в прошивке
Начать стоит именно с проверки правильности работы программных средств, прежде чем пытаться добраться до внутренностей телефона. С ухудшением сигнала связи, появляющимися после перепрошивки, сталкиваются сотни пользователей, поэтому внимание стоит заострить.
О перепрошивке смартфона на Android мы уже писали, поэтому повторяться не будем. Прошивка – процесс довольно простой, но со своими нюансами. Главное – не забывайте делать резервные копии важных файлов.
Если, перепрошивка помогла, то мы вас поздравляем, если же телефон по-прежнему плохо ловит сеть, то переходим к следующему пункту.
Сигнал плохо ловит из-за повреждений телефона
Как уже отмечалось, часто телефон плохо ловит сигнал после того, как случайно упал на кафель или окунулся в море. В этом случае у среднестатистического пользователя не остается другого выхода, кроме как отправиться в сервисный центр.
Современные телефоны – довольно сложные устройства, потому большинству выявить источник проблемы самостоятельно не представляется возможным. Вполне вероятно, специалисты обнаружат повреждения и произведут необходимые работы, чтобы ваш телефон вновь без особых проблем справлялся с поиском сети.
Как усилить сигнал телефона своими руками
В большинстве случаев причина слабого сигнала сотовой связи кроется в дефекте антенны, которая, собственно, и отвечает за эту функцию. Часто владельцы недорогих смартфонов из Поднебесной сталкиваются с тем, что производитель немного схалтурил, неплотно соединив антенну с материнской платой устройства. Исправить оплошность можно и самостоятельно, но нужно хотя бы немного понимать, как устроен телефон. В противном случае – обращаемся в сервисный центр с описанием проблемы.
Итак, будем считать, что вы уде вооружились отверткой и готовы своими же руками усилить сигнал телефона.
Не торопитесь. Перед началом разборки найдите в интернете видео или текстовый материал, в котором будет показано и рассказано, как производится разборка конкретно вашего устройства, на что следует обратить внимание.
Обратите также внимание: после разборки смартфона вы теряете гарантию.
Подключаем к телефону самодельную антенну для усиления сигнала
Рассмотренные выше способы работают только, если проблема кроется в вашем телефоне. Но, как мы отмечали в начале материала, причиной плохого сигнала могут быть различного рода преграды или существенное удаление от станции. В этом случае можно попытаться усилить антенну нашего устройства при помощи всего-то кусочка провода.
Сразу отметим, что подойдет способ не для всех телефонов. Дело в том, что для его осуществления потребуется специальный диагностических порт, до которого в современном неразборном смартфоне добраться сложно (в ряде моделей его и вовсе не найти). Выглядит он как небольшой разъем круглой формы золотистого цвета.
берем небольшой кусочек тонкой изолированной проволоки;
вставляем в разъем;
укладываем так, чтобы не мешала другим компонентам и закрытию крышки.
Все, как показывает практика, сигнал сети телефона усиливается в значительной мере. Не удивительно ли?!
Некоторые пользователи кусок проволоки вставляли в порт 3.5 мм (под наушники). Иногда и это срабатывает.
Наклейка-стикер или фольга для усиления сигнала телефона
На просторах зарубежных онлайн-магазинов не составит труда найти кучу различных приспособлений для усиления сигнала. Среди них популярностью пользуется небольшая наклейка-стикер, представляющая собой несколько металлических дорожек, которые, по заверению производителя, позволяют избавиться от помех.
Подобные полоски можно увидеть в некоторых смартфонах по умолчанию, так что «волшебные» свойства наклейки имеют право на жизнь.
Однако добиться незначительного улучшения сигнала, как утверждает немалое число пользователей, поможет кусочек обычной фольги. Ее располагают под крышкой телефона, ближе к антенне. Способ несложный, поэтому попробовать можно.
Усиление связи при помощи репитера
В ряде случаев, когда сигнал не удается усилить ни одним из методов (слишком толстые стены помещения, удаленность от базовой станции) прибегают к использованию специальных антенн или репитеров. Подобные устройства способны в значительной мере усилить сигнал, но и стоимость их нередко отпугивает потенциального покупателя.
Mobcompany.info
Сайт о смартфонах и их производителях
Антенны в мобильных телефонах: виды и особенности
Роль антенн в сотовой связи предельно важна. Существуют несколько разновидностей антенн, каждые из которых имеют собственные отличительные особенности. Одни хороши для использования в обычных городских условиях, а к использование других прибегают лишь в крайних случаях.
Особенности и виды мобильных антенн
Их можно смело разделить на две главные категории – подключаемые мобильные антенны и встроенные. Последние в свою очередь делятся на внутренние устройства и внешние. Существует только два вида внешних антенн – они бывают либо штыревыми, либо выдвижными.
Существует отдельный вид антенн – репитеры. Они представляют собой конструкцию из двух антенн и более, а также усилителя сигнала.
Штыревые
Еще несколько лет назад данный тип антенн являлся одним из самых распространенных, на сегодняшний день встретить антенну данного типа весьма затруднительно.
Эффективность штыревых антенн достигает 90%, что значит о практически полном задействовании подводимой к ней энергии. Простыми словами, если эффективность антенны составляет 50%, то половина мощности используется, а вторая попросту теряется.
Еще одной немаловажной характеристикой является коэффициент усиления. Зачастую он измеряется в изотропных децибелах. Лучшим показателем считается более высокий коэффициент усиления.
Следует знать! Усиливать сигнал способны лишь устройства, что были оборудованы усилителем. Остальные антенны могут только его перераспределять.
Подключаемые
Распространен данный вид антенн очень слабо, так как современный пользователь не сильно нуждается в подобном девайсе и привык довольствоваться встроенной антенной в своем мобильном телефоне.
Еще одной причиной этому является невозможность установки подключаемой антенны в современные модели смартфонов.
Для подключения подобной антенны к телефону необходимо использовать коаксиальный кабель, а гаджет должен иметь соответствующий разъем.
Зачастую внешние антенны представляют собой направленную конструкцию и устанавливаются они владельцами дачных участков загородом.
Активно применяются и репитеры. С их помощью легко обеспечить стабильную связь для мобильных телефонов даже в самых неподходящий для этого условиях, к примеру, в подвалах или отдаленной от города местности.
Отличительное преимущества репитера в том, что он не требует подключения соответствующего кабеля к мобильному устройству. Поэтому человек может спокойной передвигаться по дому во время разговора по телефону.
Внутренние
Как правило, внутренние антенны являются встраиваемыми в мобильное устройство, а именно внутрь его корпуса.
Телефоны, оборудованные внутренними антеннами, не имеют выступающих частей. Ранее модели телефоном часто имели выступающие из корпуса части, в которых находились антенны, и их владельцы постоянно жаловались на неудобство пользования подобными девайсами. Сейчас такой проблемы нет.
Некоторые специалисты сомневаются в эффективности работы внутренних антенн. Бытует мнение, что эффективность лучших моделей встроенных антенн не превышает и 70 процентов, но в действительности достаточно трудно это проверить.
Основной недостаток таких антенн заключается в том, что производителю приходится разрабатывать подобный девайс под каждый гаджет индивидуально. Одна и та же антенна не будет пригодна для работы в других устройствах. Зачастую производители создают целую группу гаджетов, поддерживающих один тип антенн.
При разработке гаджета производители должны учитывать местонахождение деталей внутри мобильного телефона, а также особенности конструкции его корпуса.
Антенны для смартфонов – устройства сложные, но интересные. Как и другая техника, антенны не остаются на одном и том же месте, их чисто постоянно пополняется новыми моделями, хотя последние несколько лет данные устройства явно обделены вниманием потребителя. Однако их значимость остается прежней.
Антенна для телефона Как усилить сигнал телефона РАЗОБЛАЧЕНИЕ (1 видео)
Антенны в мобильных телефонах: виды, особенности
Что большинство из нас представляет, говоря об антеннах, использующихся в мобильных телефонах?
Торчащий из корпуса штырь, бывший непременным атрибутом громоздких девайсов, которые таскали с собой новые русские первые пользователи мобильной связи?
Или даже не имеет понятия, что такая запчасть в мобильнике имеется, считая эту информацию лишней?
А ведь, оказывается, есть еще какие-то внешние антенны. Разберемся последовательно.
«Штатные» антенны
В те времена качество оборудования мобильной связи оставляло желать лучшего, особенно если речь шла не о современном GSM, а о первом поколении сотовых сетей – AMPS. Причем как со стороны самой сети, так и со стороны пользовательских устройств.
У подобных систем есть своя ниша – специализированные девайсы для экстремальных условий, например, такие, как выпускает копания Runbo.
Преимущества понятны: даже при нахождении в каком-нибудь «медвежьем углу», где нормальный смартфон не способен поймать сеть, аппарат, оборудованный «телескопом» с горем пополам позволит владельцу дозвониться куда ему нужно.
Не следует забывать и о том, что подобные модели часто оборудованы еще и рациями, которые тоже нуждаются в антенне.
Недостатки «телескопов» очевидны: габариты и наличие подвижных частей. Но в данной ситуации с ними приходится мириться, тем более что конструкторы обычно закладывают соответствующий запас надежности.
Внешние антенны
Их назначение очевидно: улучшение качества связи в условиях плохого покрытия.
Однако в подавляющем большинстве случаев такие устройства покупают, чтобы повысить скорость мобильного интернета при использовании модема или роутера.
Внешние антенны можно подразделить по нескольким признакам.
Что вы знаете про антенны в вашем смартфоне?
В современных беспроводных устройствах может быть установлена просто куча антенн для LTE, GPS, Wi-Fi, NFC. И не только. Иногда даже по несколько штук на каждую перечисленную технологию. Из этой статьи вы узнаете о том, какие в ваших смартфонах установлены антенны, какую конструкцию они имеют и как работают.
В каждом телефоне есть антенна
Как утверждали в одном авторитетном источнике, антенны бывают «такие, такие и такие»:
Еще в 2014 году число абонентов мобильной связи во всем мире было соизмеримо с населением планеты и оценивалось примерно в 7 миллиардов, а это значит, что мобильные телефоны стали универсальным и незаменимым инструментом в современной жизни. Сегодня с помощью мобильного телефона можно говорить с кем угодно практически из любой точки земного шара.
Антенны и частоты
Производители современных смартфонов стремятся сделать антенну широкополосной для всех технологий беспроводной связи: LTE, Wi-Fi, GPS, LTE и Bluetooth.
Количество полос частот увеличивается с каждым годом. Телефон, разработанный для рынка США, может поддерживать только GSM850, PCS, полосу 5 (LTE и UMTS) и полосу 2 (LTE и UMTS). Некоторые компании пытаются разработать мировые телефоны, которые поддерживают все диапазоны, что значительно усложняет конструкцию антенны.
Есть несколько вещей, которые следует отметить в отношении полос частот. Во-первых, многие группы частот перекрываются. Например, GSM850, полоса 5 UMTS и полоса 5 LTE имеют одинаковый частотный диапазон. Следовательно, антенна, которая работает хорошо для одного из этих диапазонов, будет также хорошо работать и для других диапазонов.
Расположение первичной сотовой антенны почти всегда будет на нижнем или верхнем концах устройства.
Несколько примеров конструкции антенн в смартфонах
Говоря про строение антенны, стоит начать с небольшой теории. Самой простейшей антенной принято считать дипольную:
Допустим, наша полоса низких частот составляет около 810 МГц. Длина волны тогда равна
37 см, поэтому половина длины волны составляет примерно 18,5 см. Как правило, в мобильном телефоне можно разместить антенну длиной около 12-19 сантиметров.
Для эффективного излучения на частотах сотового телефона, антенна должна иметь размер всего устройства. Это означает, что антенна не является изолированным компонентом, она будет использовать всю структуру телефона для наиболее эффективного излучения.
Все антенны современного смартфона имеют сложную геометрию. А с переходом в миллиметровый диапазон 5G сложная геометрия сочетается с крайне минималистичным выполнением таких антенн. Разные элементы этой геометрии подключаются электрическим путем к основной конструкции. Таким образом, происходит изменение диапазона работы антенны. Ниже приведен один из примеров конструкции антенны для смартфона:
На рисунке показана структура патч-антенны, изготовленной на С-образной подложке FR4 с размерами 120×60 мм. Выбранные размеры всей печатной платы и антенны являются приемлемыми для большинства мобильных телефонов. Антенна состоит из монопольной антенны, соединенной в форме лестницы заземляющей полосы, и индуктора (левая верхняя часть рисунка). Управлять полосой пропускания антенны можно, подключая одну из четырех ветвей. Так, в антенну вносятся резонансные моды в более низкие и более высокие полосы частот. Диапазоны частот для работы такой антенны – 2260 МГц, 2740 МГц и 3450 МГц.
А не так давно на рынке появились первые смартфоны с поддержкой 5G. Более высокая скорость передачи данных и низкие задержки для взаимодействия в режиме реального времени привлекают все больше и больше пользователей. Данные аспекты позволяют не только транслировать новые форматы видео (360-градусные например), но и расширят спектр предоставляемых услуг, добавив в список: автономное вождение или, скажем, виртуальную и дополненную реальности. И это ещё не полный список возможностей новой технологии.
Так, например, выглядит 5G-антенна миллиметрового диапазона, разработанная компанией Qualcomm:
Выше показано идеализированное изображение беамформинга. Так его рисуют маркетологи. В реалиях же, если визуализировать диаграмму направленности, то система управления лучом формирует некую субстанцию, которая «вытягивается» в сторону лучшего приема.
Разработанная антенна достаточно мала, чтобы производители смартфонов могли установить ее в лицевую панель телефона. Модем Qualcomm X50 5G уже рассчитан на установку в системы, поддерживающие до четырех антенных решеток, по одной на каждую сторону телефона. Это позволяет использовать всего 16 антенн и гарантирует, что независимо от того, как вы держите телефон, сигнал не будет заблокирован и останется с достаточно хорошим отношением сигнал-шум (SNR).
Часто антенны в смартфонах строят по разнесенному принципу. Работа разнесенной антенны состоит в том, чтобы попытаться предоставить независимую выборку данных из сигналов, попадающих в зону действия телефона. В этом случае, приемник мобильного телефона обычно выполняет переключенное разнесение (то есть, выбирает принимаемый сигнал с наибольшим количеством энергии) или комбинированное разнесение (для суммирования мощностей двух приемных сотовых антенн).
Учитывая, что сотовые антенны требуют много места, можно заметить, что эти две антенны будут независимыми, но, при этом могут испытывать большие взаимные влияния:
У нас есть две антенны, которые расположены близко друг к другу. Передающая антенна хочет связаться с удаленной системой, а приемная антенна пытается поглотить как можно больше энергии вокруг нее. Любая мощность, поглощаемая этой антенной, является потерей эффективности антенны. Такая же ситуация происходит в обратном порядке. Это означает, что энергия, которая была бы поглощена разнесенной антенной, поглощается основной антенной. Это негативно влияет на производительность.
Чтобы максимизировать изоляцию (а также сделать диаграммы излучения несколько отличными), разнесенная антенна обычно размещается на верхней части смартфона.
В связи с появлением телефонов для 5G и уходом в миллиметровый диапазон, возникает большая проблема, связанная с быстрым затуханием высокочастотных сигналов. Именно поэтому в смартфонах пятого поколения планируется устанавливать по 3-4 антенных модуля. Использоваться будет тот, который в момент передачи сигнала не блокируется рукой пользователя. Даже на рекламной информации от Qualcomm это отмечено: расположение антенных модулей по периметру всего смартфона.
К чему это приведет, сказать пока сложно. Но, с учетом предъявляемых требований к системам связи пятого поколения, антенным решеткам быть, и от этого никуда не деться.
Особенности размещения антенн в смартфонах
Не стоит забывать и о том, что в каждом мобильном телефоне находятся не только антенны для сотовой связи, Wi-Fi, GPS, но и дополнительно антенны для совместимости с более старыми стандартами связи 4G, 3G и т.д.
Необходимо точно согласовать все антенные устройства между собой, ведь взаимное влияние и перекрестные помехи продолжают делать свою грязную работу и оказывать негативное влияние на систему в целом.
Оптимальное расположение антенн в телефоне,а также относительно друг друга, будет иметь ключевое значение и сказываться на их работе. Изменение положения на несколько миллиметров будет влиять на качество и стабильность связи работающего устройства. Как правило, на этапе тестовых испытаний вносятся коррективы в расположение антенн для обеспечения их оптимальной работы.
Из-за требований к повышению пропускной способности, используются технологии MIMO и Beamforming. Небольшой размер антенны, работающей на частотах более 28 ГГц увеличивает потенциал используемого стека технологий. Благодаря этому, увеличивается коэффициент усиления.
У высокочастотных антенн конструкция не так сильно связана с общей структурой телефона. Однако, большие проблемы возникают при интеграции антенны в устройство, за металлическую крышку. В этих реалиях она уже не является незаметной преградой на пути распространения волны, а оказывает достаточно сильное влияние на характеристики. И здесь нашли применение методы, используемые для проектирования обтекателей в космической промышленности. Крышка разрабатывается таким образом, что в определенном месте образует линзу, что позволяет улучшить диаграмму направленности, а также характеристики сканирования. При этом, данная проблема не настолько серьезна при размещении за стеклянной или пластиковой крышкой.
Не стоит забывать и о безопасности, особенно для устройства, которое человек носит примерно 80% времени в непосредственной близости от тела.
На частотах ниже 6 ГГц для оценки влияния электромагнитного излучения применяются существующие стандарты SAR (Structure–activity relationship). На частотах миллиметровых волн, электромагнитное поле почти не проникает в организм. Большая часть излучения отражается, а то, что проникает внутрь, полностью рассеивается в пределах 3 миллиметров от поверхности, поэтому SAR не является серьезной угрозой для организма:
