Messung der Leistung eines Mobiltelefons

Das Internet ist voller Horrorgeschichten über den Schaden von Mobiltelefonen. Diese Horrorgeschichten werden durch ernsthafte Nachforschungen nicht stark bestätigt. Überlassen wir sie daher dem Gewissen der Autoren. Aber das Telefon gibt tatsächlich eine gewisse Menge an Energie ab. Versuchen wir, das Problem zu verstehen. Die ersten Tests am Oszilloskop haben gezeigt, dass sich die Leistung zeitlich sehr schnell ändert, sodass die Option mit bedingt gleichzeitiger Messung von verschiedenen Punkten aus nicht funktioniert und wir die Hornantenne mit unseren eigenen Händen blockieren müssen, um die maximale Strahlungsleistung zu sammeln.



Das Ergebnis wird auf der KDPV vorgestellt. Weißabgleich wurde absichtlich falsch gewählt, weil Mit der richtigen Balance ist die Folienoberfläche, wie wir sehen werden, etwas nicht darstellbar. Aber Verschönerung ist nicht unsere Methode, deshalb sind alle anderen Bilder „ehrlich“ - besser bitter, aber wahr als angenehm, aber schmeichelhaft.

Zuerst müssen wir den Frequenzbereich messen, in dem das Telefon mit den nächsten Türmen kommuniziert, weil Die Vorrichtung selbst war Tri-Band: 900/1800/1900 MHz. Da wir zur Bestimmung der Reichweite keine Anpassung oder volle Leistung benötigen, können wir die einfachste Rahmenantenne mit einem Durchmesser von ca. 300 mm verwenden, die in den zentralen Pin des Eingangsanschlusses des Spektrumanalysators eingesetzt wird. Kaum gesagt als getan, 900 MHz Band. Nicht sehr schön, weil Die Größe unserer zukünftigen Gemeinde ist maximal möglich. Die Wellenlänge beträgt ungefähr 330 mm, die Hälfte davon beträgt 165 mm, was bedeutet, wie Lehrbücher uns lehren, dass es vernünftig ist, einen Wellenleiter mit einem Querschnitt von ungefähr 200 × 100 mm zu verwenden (die Mitte einer Oktave zwischen dem Cutoff des Hauptmodus und dem zweiten Modus, der in den Wellenleiter eintritt). Vernünftig, vernünftig, aber wo bekommt man dieses Multi-Kilogramm-Monster? Und was,ob wir es aus Folie Fiberglas machen? Die Abmessungen sind klein, ausreichend Material, höchstwahrscheinlich auch Steifheit. Aber was passiert mit der Antenne selbst? Wenn Sie es richtig machen, müssen Sie eine Öffnung von etwa einem Meter machen, und die Länge ist noch größer. Unter Berücksichtigung der Zweifel an der Steifigkeit eines solchen Entwurfs und der Zweifel an der Angemessenheit der Materialien wurde schließlich eine willensstarke Entscheidung getroffen - 400 mm öffnen und die Länge der Struktur auf 600 mm begrenzen. Zumindest lohnt es sich, die ersten Tests zu bestehen, bevor eine Struktur hergestellt wird, die mit einem CMB-Detektor vergleichbar ist.Unter Berücksichtigung der Zweifel an der Steifigkeit eines solchen Entwurfs und der Zweifel an der Angemessenheit der Materialien wurde schließlich eine willensstarke Entscheidung getroffen - 400 mm zu öffnen und die Länge der Struktur auf 600 mm zu begrenzen. Zumindest lohnt es sich, die ersten Tests zu bestehen, bevor eine Struktur hergestellt wird, die mit einem CMB-Detektor vergleichbar ist.Unter Berücksichtigung der Zweifel an der Steifigkeit eines solchen Entwurfs und der Zweifel an der Angemessenheit der Materialien wurde schließlich eine willensstarke Entscheidung getroffen - 400 mm zu öffnen und die Länge der Struktur auf 600 mm zu begrenzen. Zumindest lohnt es sich, die ersten Tests zu bestehen, bevor eine Struktur hergestellt wird, die mit einem CMB-Detektor vergleichbar ist.

Das Lineal und der Marker sind in den Händen, später - Metallschere, als Ergebnis haben wir vier schöne Rohlinge, aus denen wir die Hornantenne selbst und den koaxialen Wellenleiterübergang in Form eines einzigen Produkts löten. Auf den ersten Blick war die Folienoberfläche sauber, daher entschied ich mich, auf die Haut zu verzichten und begann sofort mit dem Löten unter Verwendung von normalem POS-60 und Kolophonium. Wir kombinieren zwei Werkstücke, fixieren einen ungefähr rechten Winkel zwischen ihnen (ich habe es ohne Quadrat geschafft), greifen an einem Ende, dann an der Biegung und schließlich am zweiten Ende. Der Textolith ist dünn, was leicht bedeutet, so dass dies bereits ausreicht, damit die Struktur nicht unter ihr eigenes Gewicht fällt. Als nächstes löten wir die Naht vollständig von innen. Aber es war nicht da - die erste Naht dauerte ungefähr eine halbe Stunde,Darüber hinaus müssen die letzten beiden Nähte unter Bedingungen zunehmender Klaustrophobie der zusammengebauten Struktur ausgeführt werden. Auf der Suche nach Unwillen, saubere Hosen zu beflecken, die Staub von der Haut entfernen, habe ich immer noch die Oberfläche zum Löten gereinigt, wonach ich alle gemeinsamen Kanten der Werkstücke verzinnt habe. Danach dauerte das vollständige Löten einer Naht mit Kontrolle einige Minuten, und die letzten beiden Nähte sind nicht viel komplizierter als die erste. Außenaufnahme:



Die Naht sieht meiner Meinung nach ziemlich gut aus, die Welligkeit beträgt einen Bruchteil eines Millimeters, was durchaus akzeptabel ist. Jetzt machen wir einen Kurzschlusskolben aus Leiterplattenresten. Biegen Sie dazu das U-förmige Werkstück, dessen zentraler Teil etwas kleiner als der innere Teil des Wellenleiterteils ist, und löten Sie eine weitere Verkleidung daran, für die der Kolben beim



Schließen herausgezogen werden kann : Löten Sie die Antenne mit einer Länge von weniger als der Hälfte der kurzen Seite des Wellenleiters an den SMA-Anschluss:



Dies wird nicht verwendet Kurvenoption. Wir installieren es in dem Loch in der Mitte der langen Wand:



Und wir sehen die Antenne von der Vorderseite des Horns (sowohl die Antenne als auch ihre Reflexion sind sichtbar):



Im Prinzip sind wir bereits für Messungen mit einem Oszilloskop bereit, aber für Versicherungen werden wir zuerst sehen, auf welche Leistung wir stoßen können. Die World Encyclopedia gibt uns die folgenden Daten: Die maximale Strahlungsleistung von GSM-1800-Standardhandys beträgt 1 W für GSM-900 - 2 W. Diese Leistungen sind ziemlich groß, der Koaxialdetektor arbeitet nicht mehr im quadratischen Modus. Um die Leistung zu reduzieren und den Detektor näher an den richtigen Modus zu bringen, stellen wir das Dämpfungsglied auf 15 dB ein (leider konnte nicht mehr gefunden werden, dreißig wären besser). Wir gehen zu Tests mit einem Oszilloskop über.

Wir stellen das Telefon auf einen Holzstuhl, schalten die Einwahl ein und legen eine Hupe mit einem angeschlossenen Detektor auf das Telefon. Zuerst stellen wir sicher, dass die maximale Amplitude des empfangenen Signals genau in der Mitte der Hupe mit der langen (vertikalen) Größe des Telefons parallel zur Hornantenne erreicht wird, und stellen dann die Kolbenposition auf das maximale Signal ein. Jetzt können Sie beginnen, „aussagekräftige“ Oszillogramme vom Detektor aufzunehmen. Keiner der Tests gelang es, eine Signalamplitude von mehr als 200 mV zu erreichen. Leider ist dieser Wert höher als der in unseren Händen verfügbare Kalibrierungsbereich:



Sie können die Daten jedoch nach rechts extrapolieren und einen Leistungswert von ca. +3 dBm erhalten (dezimaler Logarithmus der Leistung geteilt durch 1 mW). Fügen Sie hier 15 dB Dämpfungsglied und 3 dB für symmetrische Strahlung in der Antenne und in die entgegengesetzte Richtung hinzu (überprüfen Sie dies, indem Sie das Telefon umdrehen). Insgesamt erhalten wir +21 dBm oder 126 mW. Der Wert ist meiner Meinung nach durchaus vernünftig. Versuche, das Signal der Basisstation zu verlieren und die Sendeleistung auf das Maximum zu erhöhen, waren leider erfolglos. Ein abgeschirmter Raum oder ein Faradayscher Käfig mit einem Netz, das viel kürzer als die Wellenlänge ist, wäre dafür ideal, aber in der Nähe wurde nichts Ähnliches gefunden. Aus irgendeinem Grund wollte ich keine Netz- und Kettenrolle um sie haben. Daher gingen keine endgültigen Antworten ein, und ich dachte sogar, den Artikel nicht zu veröffentlichen. Aber mit ein wenig Nachdenken,beschlossen, dass eine kleine Hinzufügung von Grafiken den DIY-Artikel aufhellen würde.

Im Bild unten sind zwei Datensätze dargestellt - während eines Einwahlversuchs und während eines Gesprächs:



Seltsamerweise werden während eines Gesprächs noch weniger Daten übertragen (rote Kurve). Der gleiche Zeitplan ist detaillierter:



Die Frame-Dauer entspricht ungefähr dem Nennwert von 577 μs, die Periode entspricht auch dem Nennwert - acht Frames. Einige Leser haben wahrscheinlich eine Frage: Wie kann ich Sprachdaten mit einer Bildrate (Bit) von etwa 200 Hz (und sogar noch niedriger) übertragen? Tatsache ist, dass nicht die Amplitude, sondern die Quadraturmodulation für die Datenübertragung verwendet wird. Ohne in den Dschungel dieser nicht so einfachen Sache zu gehen, möchte ich sagen, dass ein Frame nicht ein Bit ist, das durch Amplitudenmodulation erhalten wird, sondern ein ganzes Datenpaket, das nicht amplitudenweise, sondern phasenweise moduliert wird (tatsächlich ist es immer noch schwieriger, aber dies, nmv über den Rahmen des Artikels hinaus). Natürlich sehen wir nach einfacher Erkennung keine Phasenspuren. Ich stelle fest, dass die durchschnittliche Leistung aufgrund der Lücken zwischen den Frames achtmal geringer ist als die Spitze.und noch einmal fünf wegen der Spärlichkeit der Übertragungslücken.

Um die Linearität der Polarisation der Strahlung zu beweisen, entfernen wir das Signal, indem wir das Telefon um 90 Grad in Richtung der Hupe drehen: Die



Amplitude ist merklich abgeklungen, aber das Signal wird immer noch erkannt. Dies kann sowohl auf eine ungenaue lineare Polarisation als auch auf die Genauigkeit der Ausrichtung der Telefonachse zurückzuführen sein.

Warum schauen wir das Signal selbst nicht live an, da wir das erkannte Signal betrachtet haben? Die Frequenz ist natürlich etwas hoch, aber jetzt gibt es schnelle Oszilloskope. Hier ist das Ergebnis:



Symbole - tatsächlich gemessene Daten, Kurven - Splines auf zwei Datensätzen während eines Durchgangsversuchs, horizontale Normalisierung gemäß der Schwingungsperiode, Animationsschritt - tausend Perioden. Die schwebende Phase ist meines Wissens genau das Ergebnis der Modulation in der Mobilkommunikation.

Sie können versuchen, das endgültige Design auf zwei Arten zu verwenden. Option Nummer eins ist, alle Drucke und andere Spuren mit Essig abzuwischen und einen Extrakt im glänzenden Kupfer zu sammeln. Option Nummer zwei besteht darin, das Produkt mit einem Koaxialkabel an den Anschluss für eine externe Antenne im Telefon anzuschließen. Wenn Sie an entlegene Orte reisen, kann dies die Qualität der Kommunikation erheblich verbessern, wenn Sie natürlich die Richtung zum Turm und die Polarisation erraten können.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, ich hoffe es war interessant.

Source: https://habr.com/ru/post/de398675/