Mesurer la puissance d'un téléphone portable

Internet regorge d'histoires d'horreur sur les méfaits des téléphones portables. Ces histoires d'horreur ne sont pas fortement confirmées par des recherches sérieuses, alors laissons-les à la conscience des auteurs. Mais le téléphone émet en effet une certaine puissance. Essayons de comprendre le problème. Les premiers tests sur l'oscilloscope ont montré que la puissance change très rapidement dans le temps, donc l'option avec une mesure conditionnelle simultanée à partir de différents points ne fonctionnera pas, et nous devrons bloquer l'antenne corne de nos propres mains pour collecter la puissance rayonnée maximale.



Le résultat est présenté au KDPV. La balance des blancs a été délibérément mal choisie, car avec le bon équilibre, comme nous le verrons, la surface du film est quelque peu non représentable. Mais l'embellissement n'est pas notre méthode, donc toutes les autres images sont «honnêtes» - mieux amères, mais vraies qu'agréables, mais flatteries.

Tout d'abord, nous devons mesurer la plage de fréquences dans laquelle le téléphone communique avec les tours les plus proches, car l'appareil lui-même était tri-bande: 900/1800/1900 MHz. Comme nous n'avons pas besoin de correspondance ou de pleine puissance pour déterminer la plage, nous pouvons utiliser l'antenne cadre la plus simple avec un diamètre d'environ 300 mm insérée dans la broche centrale du connecteur d'entrée de l'analyseur de spectre. Aussitôt dit, aussitôt fait, bande 900 MHz. Pas très sympa, car la taille de notre future salle est le maximum possible. La longueur d'onde est d'environ 330 mm, la moitié de 165 mm, ce qui signifie, comme nous l'enseignent les manuels, qu'il est raisonnable d'utiliser un guide d'onde d'une section d'environ 200x100 mm (le milieu d'une octave entre la coupure du mode principal et le second mode entrant dans le guide d'onde). Raisonnable, raisonnable, mais où trouver ce monstre de plusieurs kilos? Et quoisi nous le fabriquons à partir d'une feuille de fibre de verre? Les dimensions sont petites, suffisamment de matière, de rigidité, très probablement aussi. Mais qu'arrivera-t-il à l'antenne elle-même? Si vous le faites correctement, vous devrez faire une ouverture d'environ un mètre, et la longueur est encore plus grande. Compte tenu des doutes sur la rigidité d'une telle conception et des doutes sur la suffisance des matériaux, une décision volontariste a finalement été prise - ouvrir 400 mm et limiter la longueur de la structure à 600 mm. À tout le moins, cela vaut la peine de passer les tests initiaux avant de créer une structure comparable à un détecteur CMB.Compte tenu des doutes sur la rigidité d'une telle conception et des doutes sur la suffisance des matériaux, une décision volontariste a finalement été prise - ouvrir 400 mm et limiter la longueur de la structure à 600 mm. À tout le moins, cela vaut la peine de passer les tests initiaux avant de créer une structure comparable à un détecteur CMB.Compte tenu des doutes sur la rigidité d'une telle conception et des doutes sur la suffisance des matériaux, une décision volontariste a finalement été prise - ouvrir 400 mm et limiter la longueur de la structure à 600 mm. À tout le moins, cela vaut la peine de passer les tests initiaux avant de créer une structure comparable à un détecteur CMB.

La règle et le marqueur sont entre les mains, plus tard - des ciseaux métalliques, nous avons donc quatre jolis blancs à partir desquels nous soudons l'antenne corne elle-même et la transition du guide d'onde coaxial sous la forme d'un seul produit. À première vue, la surface de la feuille était propre, j'ai donc décidé de me passer de la peau et j'ai immédiatement commencé le processus de soudage en utilisant du POS-60 ordinaire et de la colophane. Nous combinons deux blancs, fixons un angle à peu près droit entre eux (j'ai réussi sans carré), saisissons d'un côté, puis au virage et, enfin, au deuxième bout. Le textolite est mince, ce qui signifie léger, donc c'est déjà suffisant pour que la structure ne tombe pas sous son propre poids. Ensuite, nous soudons complètement la couture de l'intérieur. Mais ce n'était pas là - la première couture a pris environ une demi-heure,en outre, les deux dernières coutures devront être réalisées dans des conditions de claustrophobie croissante de la structure assemblée. Recherche la réticence à tacher les pantalons propres qui volent la poussière de la peau, j'ai toujours nettoyé la surface pour le soudage, après quoi j'ai étamé tous les bords communs des pièces. Après cela, le processus de soudage complet d'une couture avec contrôle a pris complètement quelques minutes, et les deux dernières coutures ne sont pas tellement plus compliquées que la première. Gros plan extérieur:



La couture semble assez bonne à mon avis, l'ondulation est d'une fraction de millimètre, ce qui est tout à fait acceptable. Maintenant, nous fabriquons un piston de court-circuit à partir de morceaux de PCB. Pour ce faire, pliez la pièce en forme de U, dont la partie centrale est légèrement plus petite que la section interne de la partie du guide d'ondes et soudez-y une autre garniture, pour laquelle le piston peut être retiré s'il est



serré : Souder l'antenne avec une longueur inférieure à la moitié du côté court du guide d'ondes au connecteur SMA:



Ceci n'est pas utilisé option de courbe. Nous l'installons dans le trou fait au milieu de la longue paroi:



Et nous voyons l'antenne de l'avant du klaxon (l'antenne et sa réflexion sont visibles):



En principe, nous sommes déjà prêts pour des mesures à l'aide d'un oscilloscope, mais pour l'assurance, nous verrons d'abord quel niveau de puissance nous pouvons rencontrer. L'Encyclopédie mondiale nous donne les données suivantes: la puissance rayonnée maximale des téléphones mobiles standard GSM-1800 est de 1 W, pour GSM-900 - 2 W. Ces puissances étant assez importantes, le détecteur coaxial ne fonctionnera plus en mode quadratique. Pour réduire la puissance et rapprocher le détecteur du mode correct, nous avons réglé l'atténuateur à 15 dB (malheureusement, rien de plus n'a pu être trouvé, trente serait mieux). On passe aux tests sur un oscilloscope.

Nous avons mis le téléphone sur une chaise en bois, allumé la ligne téléphonique et mis un klaxon avec un détecteur connecté au-dessus du téléphone. Tout d'abord, nous nous assurons que l'amplitude maximale du signal reçu est atteinte exactement au centre du klaxon avec la taille longue (verticale) du téléphone parallèle à l'antenne du klaxon, puis nous ajustons la position du piston au signal maximum. Vous pouvez maintenant commencer à prendre des oscillogrammes «significatifs» du détecteur. Aucun des tests n'a réussi à atteindre une amplitude de signal supérieure à 200 mV. Malheureusement, cette valeur est supérieure à la plage d'étalonnage disponible entre nos mains:



Cependant, vous pouvez extrapoler les données vers la droite et obtenir une valeur de puissance d'environ +3 dBm (logarithme décimal de la puissance divisé par 1 mW). Ajoutez ici 15 dB d'atténuateur et 3 dB pour le rayonnement symétrique dans l'antenne et dans la direction opposée (vérifiez en retournant le téléphone). Au total, nous obtenons +21 dBm ou 126 mW. La valeur, à mon avis, est tout à fait raisonnable. Malheureusement, les tentatives de faire perdre au téléphone le signal de la station de base et d'augmenter la puissance de transmission au maximum ont échoué. Une pièce blindée ou une cage de Faraday avec un maillage beaucoup plus court que la longueur d'onde serait idéale pour cela, mais rien de semblable n'a été trouvé à proximité. Pour une raison quelconque, je ne voulais pas avoir un rouleau de filets et de chaînes autour d'eux. Ainsi, aucune réponse définitive n'a été reçue, et j'ai même pensé à ne pas publier l'article. Mais avec un peu de réflexion,a décidé qu'un petit ajout de graphiques égayerait l'article de bricolage.

Il y a deux ensembles de données dans l'image ci-dessous - pendant une tentative de numérotation et pendant une conversation:



Curieusement, encore moins de données sont transmises pendant une conversation (courbe rouge). Le même calendrier est plus détaillé:



La durée de trame correspond approximativement à la valeur nominale de 577 μs, la période correspond également à la valeur nominale - huit trames. Certains lecteurs ont probablement une question - comment puis-je transmettre des données vocales à une fréquence d'images (bits) d'environ 200 Hz (et en fait encore plus faible)? Le fait est que ce n'est pas l'amplitude, mais la modulation en quadrature qui est utilisée pour la transmission des données. Sans entrer dans la jungle de cette chose pas si simple, je dirai qu'une trame n'est pas un bit obtenu en utilisant la modulation d'amplitude, mais tout un paquet de données modulées non pas en amplitude mais en phase (en fait, c'est toujours plus délicat, mais ça, nmv , au-delà de la portée de l'article). Naturellement, après une simple détection, nous ne voyons aucune trace de phase. Je note que la puissance moyenne est huit fois inférieure au pic en raison des écarts entre les images,et encore une fois cinq en raison de la rareté des lacunes de transmission.

Pour prouver la linéarité de la polarisation du rayonnement, nous supprimons le signal en tournant le téléphone de 90 degrés dans le sens du klaxon: l'



amplitude a sensiblement diminué, mais le signal est toujours détecté. Cela peut être le résultat à la fois d'une polarisation linéaire inexacte et simplement de la précision de l'orientation de l'axe du téléphone.

Puisque nous avons regardé le signal détecté, pourquoi ne regardons-nous pas le signal lui-même en direct? La fréquence, bien sûr, est un peu élevée, mais il existe maintenant des oscilloscopes rapides. Voici le résultat:



symboles - données réellement mesurées, courbes - splines sur deux ensembles de données pendant une tentative de traversée, normalisation horizontale en fonction de la période d'oscillation, étape d'animation - mille périodes. La phase flottante, si je comprends bien, est précisément le résultat de la modulation utilisée dans les communications mobiles.

Vous pouvez essayer d'utiliser la conception finale de deux manières. L'option numéro un consiste à essuyer toutes les impressions et autres traces avec du vinaigre et à recueillir un extrait à l'intérieur du cuivre brillant. L'option numéro deux consiste à connecter le produit avec un câble coaxial au connecteur d'une antenne externe du téléphone. Lorsque vous voyagez dans des endroits éloignés, cela peut beaucoup aider à la qualité de la communication, si, bien sûr, vous pouvez deviner la direction de la tour et la polarisation.

Merci de votre attention, j'espère que c'était intéressant.

Source: https://habr.com/ru/post/fr398675/