Comparaison des répéteurs cellulaires. RF-Link 1800 / 2100-75-23 et AliExpress Noname

À titre de comparaison, des modèles sélectionnés sont identiques en termes de caractéristiques. Aliexpress jaune Noname et RF-Link 1800 / 2100-75-23 - selon le passeport, les deux amplifient les bandes 1800 et 2100 MHz de 75 dB et ont une puissance de sortie de 200 mW (23 dBm). Une remarque importante dans l'article n'est pas considérée comme la différence de prix, oui c'est vrai, l'article compare les caractéristiques réelles émises par les répéteurs.

Théorie

Les types de modulation utilisés dans les moyens de communication modernes exigent beaucoup de linéarité des voies de transmission et de réception. Ces exigences s'appliquent également aux répéteurs, car le répéteur fait partie du système, un intermédiaire entre la station de base et le terminal mobile de l'abonné, et la fiabilité de la communication ou la quantité d'interférences et de problèmes pour l'utilisateur que le répéteur créera dépend de la qualité de fabrication, de la qualité des composants et des connaissances et de l'expérience des ingénieurs de développement. en cas de non-respect de certaines exigences lors de l'élaboration et de la production de celles-ci seront discutées ci-dessous.

Qu'est-ce qu'un répéteur? Pour simplifier, il s'agit d'un amplificateur à bande linéaire bidirectionnel. En fait, il s'agit d'un appareil électronique complexe qui doit répondre à des exigences strictes.

Le but fonctionnel principal de l'amplificateur radiofréquence est d'augmenter le niveau (amplitude des oscillations, amplitude ou puissance) du signal d'entrée sans distorsions inacceptables de sa forme, de sa composition spectrale et de la détérioration du rapport signal / bruit. En pratique, il est impossible d'obtenir un signal non déformé à la sortie de l'amplificateur. En effet, l'amplificateur comprend des éléments actifs et passifs qui apportent leur contribution négative, générant une distorsion.

Les éléments actifs comprennent des amplificateurs à faible bruit et intermédiaires (en cascade), des atténuateurs électroniques, des transistors de sortie, des détecteurs de niveau de signal. Les éléments passifs comprennent les filtres duplex et passe-bande, les condensateurs, les inductances.

Distorsions linéaires et non linéaires et leur influence sur la qualité du signal

La distorsion linéaire fait référence à la non-uniformité de la caractéristique amplitude-fréquence (AFC). La source de distorsion linéaire est constituée par les filtres duplex et passe-bande. Les inégalités de réponse en fréquence dépendent de la qualité de leur fabrication. La réponse en fréquence est également significativement affectée par le degré d'adaptation de tous les éléments dans le chemin d'amplification de l'entrée au connecteur de sortie, la disposition des éléments et le filtrage des étages d'amplification. Pour que l'amplificateur dans la bande de fréquences de fonctionnement n'introduise pas de distorsions linéaires, sa réponse en fréquence doit être rectangulaire et la caractéristique phase-fréquence (réponse en phase) linéaire.

Les distorsions non linéaires comprennent la distorsion de compression, la distorsion d'intermodulation des deuxième et troisième ordres, la distorsion de phase du signal.

Les sources de distorsion non linéaire sont les composants actifs, les atténuateurs électroniques, l'amplificateur à faible bruit (LNA), les circuits amplificateurs d'étages intermédiaires, les transistors de sortie fonctionnant en mode saturation, les détecteurs de niveau de signal.

Pour minimiser la distorsion non linéaire et maintenir l'amplificateur en mode linéaire, un circuit de contrôle automatique du niveau de signal (AGC) est introduit dans le chemin d'amplification. Sa tâche consiste à compresser la plage dynamique de la puissance du signal d'entrée et à maintenir l'amplificateur près du point de saturation.

Il existe différentes méthodes pour quantifier la linéarité d'un amplificateur de puissance. Un point d'intersection du troisième ordre (IP3) est une caractéristique bien connue d'un amplificateur. La méthode est basée sur un test à deux tons. Étant donné que les systèmes de communication modernes créent des signaux très complexes, une mesure IP3 relativement simple n'est souvent pas appropriée comme indicateur de la linéarité requise. De plus, les normes ne définissent pas les exigences de mesure IP3. Pour évaluer la qualité du signal avec une modulation numérique à la sortie du répéteur, des indicateurs tels que le module de vecteur d'erreur (EVM) et le coefficient de fuite de puissance du canal adjacent (ACLR) sont utilisés. Une augmentation des distorsions linéaires et non linéaires entraîne une diminution de l'ACLR et une augmentation de l'EVM.

Module de vecteur d'erreur (EVM)

L'EVM est un indicateur important de la qualité des signaux modulés numériquement, exprimant la différence entre les amplitudes et les phases des signaux mesurés et idéaux. Il est exprimé en pourcentage. Une valeur EVM très faible signifie que le signal testé est presque complètement identique
source.
Pour WCDMA, 3CPP définit une limite EVM maximale de 12,5% pour un signal modulé 16QAM et de 17,5% pour QPSK.
Pour OFDM, 3CPP définit une limite EVM maximale de 12,5% pour un signal modulé 16QAM, 8% pour 64QAM et 17,5% pour QPSK.

Facteur de fuite de puissance du canal adjacent (ACLR)
Facteur de puissance du canal adjacent (ACPR)

Ces paramètres sont utilisés pour évaluer le degré de distorsion causée par la non-linéarité des amplificateurs.

Pour WCDMA, la spécification 3GPP décrit les limites minimales pour les premier et deuxième canaux adjacents. Pour le premier, il est de -45 dB, pour le second, il est de -50 dB.

Pour OFDM, la limite de -44,2 dB est décrite dans la spécification 3GPP.

Une augmentation des distorsions linéaires et non linéaires entraîne une diminution de l'ACLR et une augmentation de l'EVM.

Les tests de répéteur impliquent:

1. mesure de la bande de fréquence OBW amplifiée par celle-ci,
2. mesure de la réponse en fréquence
3. mesure du coefficient de fuite de puissance dans le canal ACLR adjacent ou du facteur de puissance dans le canal ACPR voisin,
4. mesure de la grandeur du vecteur d'erreur EVM,
5. mesure des produits d'intermodulation.

Échantillon un - répéteur jaune (aliexpress classique)

Coût jusqu'à 10 000 roubles.

Contenu de la livraison:

• Répéteur
• Bloc d'alimentation;
• Boîte d'emballage;
• Instruction

Paramètres de passeport:

1. Gamme de fréquences: 1800 \ 2100;
2. Gain: 75 dB;
3. Puissance de sortie: 23dBm + -3dBm;
4. Niveau de bruit: moins de 5 dB;
5. Impédance: 50 Ohms;
6. Tension d'alimentation: AC 110-220V, DC 5-12V.

Apparition du répéteur.


L'apparence de l'indicateur.

• Il n'y a aucun contrôle sur l'affaire;
• À partir des moyens de contrôle visuel du fonctionnement du répéteur, il y a: trois LED et un indicateur LCD à six segments du niveau du signal de sortie;
• La LED rouge indique la présence d'une tension d'alimentation;
• Deux indicateurs verts indiquent la présence d'un signal à la sortie des amplificateurs Downlink 1800 et Downlink 2100;
• À un niveau de signal d'entrée d'environ -75 dBm, les LED clignotent; à des niveaux supérieurs à -60 dBm, elles s'allument en permanence;
• Les indicateurs LCD segmentés affichent plus précisément le niveau du signal de sortie de chacun des amplificateurs du canal de liaison descendante;
• Le contrôle et l'indication des canaux de liaison montante ne sont pas fournis;
• Il n'y a aucune indication de surcharge des amplificateurs répéteurs aux sorties.

Voyons ce qu'il y a dedans.

L'option budgétaire la plus simple.
Quatre étapes d'amplification dans les deux sens.
SAW filtre après chaque étape de gain.
Filtres duplex sur résonateurs diélectriques volumétriques.
Les amplificateurs de différentes gammes sont combinés par des additionneurs.
Le répéteur a un convertisseur DC-DC abaisseur intégré, ce qui réduit le risque de panne du répéteur en cas de panne d'alimentation externe.

Le dépistage est médiocre.

Le répéteur est symétrique, la puissance de sortie est la même dans les canaux descendant et ascendant.

Collecté proprement. Soudure automatisée. Les frais sont propres, aucun résidu de flux.

En général, rien d'intéressant. Un représentant typique de la catégorie de prix la plus basse.

Inconvénients

Il n'y a pas de contrôle automatique du niveau de sortie (ALC).

Pas de contrôle manuel du gain.

Indicateurs de force du signal dans les canaux de liaison descendante uniquement.

Les diodes de détection du niveau du signal de sortie sont connectées directement à la ligne de bande après le microcircuit de l'amplificateur de sortie (source d'intermodulation).

Mesures

Réponse en fréquence du canal Downlink 1800

Avec un niveau de signal d'entrée de -60 dBm, le niveau de sortie maximal est de 0,28 dBm.
Gain minimum 49dB.
Réponse en fréquence dans la bande 1805-1880 MHz un peu plus de 11 dB.

Le gain de canal maximal de 60 dB (selon le passeport 75), compte tenu de la réponse en fréquence inégale dans les domaines de 1805-1831 MHz et 1857-1880 MHz, il s'avère encore moins.

Réponse en fréquence du canal descendant 2100

Avec un niveau de signal d'entrée de -60dBm, le gain maximum est de 69,5dBm (et 75 selon le passeport).
Le gain minimum est de 62,1 dB. Réponse en fréquence dans la bande 2110-2170 MHz un peu plus de 7 dB.

Réponse en fréquence du canal Uplink 1800

Avec un niveau de signal d'entrée de -60 dBm, le gain maximum est de 58 dB. Gain minimum 40dB. Réponse en fréquence dans la bande 1710-1785 MHz un peu plus de 18 dB! Dans la région 1750-1785 MHz, non uniformité de 13 dB.

Réponse en fréquence du canal Uplink 2100

Avec un niveau de signal d'entrée de -60 dBm, le gain maximum est de 56 dB. Gain minimum 49dB. La réponse en fréquence dans la bande 1920-1980 MHz est d'environ 7 dB.
Le gain maximum du Downlink 1800 est inférieur de 10 dB à celui du Downlink 2100.
En outre, la mesure de puissance et l'estimation de linéarité et de distorsion de l'amplificateur seront effectuées en utilisant un signal d'entrée à large bande. Bande de signal de 5 MHz. Modulation QPSK.

Puissance de sortie maximale Downlink 1800

Le niveau d'entrée est de -53 dBm.

La puissance de sortie non déformée (RMS) n'est que de 8,6 dBm. Puissance de crête 11,5 dBm.

Avec le fabricant a déclaré une puissance de 23dBm + -3dB.

Distorsion de canal.

Augmentez maintenant le niveau d'entrée de 3 dB.

La puissance (RMS) est passée à 12 dB, la puissance de crête (PEAK) à 15 dBm, mais il y a eu une fuite de puissance inacceptable vers les canaux adjacents.
Par conséquent, la distorsion du signal a augmenté de manière inacceptable.
Dans le même temps, l'indicateur du niveau du signal de sortie n'a pas atteint la valeur maximale (une division est restée).

La constellation de signaux s'est effondrée. La valeur de crête de l'erreur du vecteur de modulation dépasse 32% (la norme va jusqu'à 15%). L'amplificateur est passé en mode saturation, à la sortie de l'amplificateur sont apparus des produits d'intermodulation du 2ème et 3ème ordre.

Par exemple: imitation du travail de deux stations de base. Les fréquences sont de 1820 MHz et 1865 MHz, la bande de signal est de 5 MHz. Modulation QPSK.

Le niveau du signal à l'entrée du répéteur est supérieur de 3 dB et de 5 dB à la valeur nominale.

Les produits d'intermodulation en Uplink 1800 à une fréquence de 1730 et 1775 MHz, avec un niveau de 0 dBm et + 6 dBm.

Les composants d'intermodulation, tombant dans le canal de liaison montante, créent des interférences en direction de la station de base, ce qui entraîne des interruptions de communication, une vitesse réduite ou une incapacité à établir la communication. Des réclamations de l'opérateur pour cause d'interférence sont également possibles.

Cela aurait pu être évité si l'amplificateur avait un circuit pour ajuster automatiquement le niveau du signal d'entrée, ce qui élargirait la plage dynamique du répéteur à l'entrée. L'amplificateur, si le niveau du signal d'entrée change dans certaines limites (dans les meilleurs modèles de répéteurs, est d'au moins 30 dB), resterait près du point de saturation, c'est-à-dire en mode linéaire et les produits d'intermodulation seraient minimes.

Le prix de l'émission, deux atténuateurs contrôlés par la tension d'entrée et un amplificateur opérationnel (dans la version la plus simple, pour chaque canal), ne coûtant pas plus de 2 $. Pourquoi il n'y a pas d'AGC, on ne peut que deviner.

Voyons maintenant comment se comporte l'amplificateur en cas d'irrégularités de réponse en fréquence.

Phase 1805-1810 MHz. Niveau d'entrée nominal.

Phase 1780-1785 MHz Niveau de signal d'entrée nominal.

La distorsion linéaire sous la forme d'irrégularités de réponse en fréquence provoque également une forte distorsion.

Puissance de sortie maximale en liaison descendante 2100

Ici encore, la puissance du Downlink 2100 ne correspond pas à celle indiquée par le fabricant.

Puissance maximale avec une distorsion acceptable d'environ 9 dBm.

Augmentez le niveau du signal d'entrée de 3 dB.

L'amplificateur est en mode saturation.

Une forte distorsion est apparue, et même dans ce cas, la puissance de crête est loin des 23dBm convoités indiqués dans les instructions.

Avec les produits d'intermodulation, tout va mal ici.

Signaux d'entrée 2130 MHz et 2165 MHz. Bande de chaque 5 MHz.


Pas de signal d'entrée.

Dans Uplink, la situation de puissance et de distorsion se répète, des tests supplémentaires n'ont aucun sens.

Exemple 2 - Répéteur noir RF-Link 1800 / 2100-75-23

Prix: 59500 roubles.

Contenu de la livraison:

1. Répéteur
2. Bloc d'alimentation;
3. Cordon d'alimentation;
4. Instruction;
5. Fixations pour montage mural;
6. La boîte est un emballage.

CARACTÉRISTIQUES

1. Gammes: 1800 \ 2100 MHz;
2. Gain
   Liaison descendante: 75 dB;
   Liaison montante: 70 dB;
3. Puissance de sortie:
   Liaison descendante: 23 dBm;
   Liaison montante: 20 dBm;
4. Impédance: 50 Ohms;
5. Plage de réglage manuel de l'atténuateur: 32 dB, par pas de 1 dB;
6. Plage de réglage automatique du niveau du signal d'entrée: pas moins de 30 dB;
7. Tension d'alimentation:
   Tension alternative 110-220 volts;
   Tension continue 10 volts.

Apparence

Indicateur et commandes


Avec le couvercle arrière retiré


L'une des deux unités avec couvercle retiré

Nous analyserons l'amplificateur plus en détail.
Canal descendant.
L'amplificateur est à six étages.

Après le filtre duplex, un amplificateur à faible bruit, puis le premier atténuateur du circuit AGC, un étage amplificateur, un atténuateur manuel, le deuxième atténuateur du circuit AGC, deux étages amplificateurs, un étage d'amplification pré-sortie, un transistor de sortie et un filtre duplex.
Le canal Uplink est construit de la même manière. Le transistor de sortie est appliqué moins de puissance.
Après chaque étape d'amplification, des filtres passe-bande SAW sont inclus.

Le détecteur d'enveloppe du signal de sortie du circuit AGC est activé après le transistor de sortie via un coupleur directionnel, ce qui exclut son influence sur l'étage de sortie.

Le schéma AGC de chacun des canaux d'amplification est assemblé sur deux amplificateurs opérationnels et cinq transistors.

Chaque canal alimente son propre régulateur de tension linéaire , cela permet de filtrer en plus la tension d'alimentation du transistor de sortie et des étages d'amplification intermédiaires.

Les additionneurs combinant des amplificateurs de gamme sont placés dans une unité blindée distincte.

Le fonctionnement du répéteur est contrôlé par trois microcontrôleurs. Un dans chaque bloc d'amplification, le troisième est situé sur le panneau indicateur. L'échange de données entre les blocs et la carte d'indicateur s'effectue à l'aide du protocole RS-485.

Le microcontrôleur du bloc amplificateur contrôle les atténuateurs pour le contrôle manuel du gain, les indicateurs des niveaux de signal de sortie, un indicateur de surcharge et définit également le niveau de référence pour les circuits AGC.

Microcontrôleur de liaison montante et circuit AGC


Tableau indicateur

Sur le panneau indicateur, il y a des boutons pour le contrôle manuel du gain, un indicateur LCD du niveau du signal de sortie Downlink \ Uplink, un indicateur de surcharge.

Le bloc de la bande 2100 MHz est similaire.

Le brasage est effectué par un robot de brasage, à de rares endroits des traces de brasage manuel.

Remarque: comme la carte de circuits imprimés est unifiée et fabriquée pour trois gammes 1800 \ 2100 \ 2600, il est nécessaire de configurer \ match en cascade pour chaque gamme, les éléments principaux sont soudés par le robot, les éléments correspondants (condensateurs, inductances, résistances, etc.) sont installés manuellement dans processus de configuration du répéteur.

Test

Réponse en fréquence Downlink 1800

Le niveau d'entrée est de -60 dBm.
Le gain maximum est de 77,2 dB.
73 dB minimum.
Réponse en fréquence dans la plage de fonctionnement de 4 dB.

Réponse en fréquence Downlink 2100

Niveau d'entrée -60 dBm
Gain maximum 74,9 dB. Minimum 71,6 dB. Réponse en fréquence 4,3 dB.
Tout va bien ici, il n'y a rien à ajouter.

Réponse en fréquence Uplink 1800

Le niveau d'entrée est de -60 dBm.
Gain maximum 69dB. Minimum 51 dB. Inégalité 18dB. Très jonché de la section 1780-1785 MHz.

Réponse en fréquence Uplink 2100

Puissance de sortie maximale Downlink 1800

Le niveau du signal d'entrée est de -50 dB.

Puissance de sortie (RMS) 22,4 dBm. Puissance de crête 25,7 dBm.
La distorsion du signal est minime.

Estimez la capacité de surcharge de l'amplificateur. Nous réaliserons un stress test.
Le niveau du signal à l'entrée est de -10 dB .

La puissance de sortie est restée au même niveau, les distorsions ont augmenté, mais sont dans les limites normales. Et cela à un niveau d'entrée de -10dBm ! La plage de l'AGC est de 38 dB . Le circuit de réglage automatique fait un excellent travail.

L'indicateur de surcharge s'allume lorsque le niveau du signal d'entrée est de -42 dB.

Liaison descendante de sortie de puissance maximale 2100

Le niveau d'entrée est de -50 dB.

Distorsion.

Le niveau d'entrée est de -10 dB.

Distorsion.

Puissance de sortie maximale de la liaison montante 1800

Distorsion.

Le niveau d'entrée est de -10 dB.

Distorsion.

Sortie maximale de la liaison montante 2100

Le niveau d'entrée est de -50 dB.

Distorsion.

Le niveau d'entrée est de -10 dB.

Distorsion.

Mesure des produits d'intermodulation

Simulation du travail de deux stations de base. Les fréquences sont de 1820 MHz et 1865 MHz, la bande de signal est de 5 MHz.
Modulation QPSK.

Le niveau du signal à l'entrée du répéteur est de -40 dBm et -38 dBm.
Produits d'intermodulation en Uplink 1800 à une fréquence de 1730 et 1775 MHz, avec un niveau de -27dBm et -18dBm.
Il y a des interférences, mais elles sont minimes et insignifiantes.

Avantages:

1. La puissance et le gain de sortie sont parfaitement cohérents avec les caractéristiques déclarées.
2. Il y a un contrôle de gain manuel et automatique;
3. Un transistor de sortie avec une puissance de sortie élevée (avec une grande marge) est utilisé dans l'étage de sortie de liaison descendante;
4. Le détecteur d'enveloppe du signal de sortie est activé via un coupleur directionnel;
5. L'indicateur de niveau de sortie affiche les informations de deux manières: un indicateur de segment et un indicateur numérique. Le niveau de sortie est affiché en dBm;
6. Les indicateurs de niveau de sortie affichent le niveau très précisément, avec un écart de + -1 dBm;
7. Les informations sur l'indicateur sont affichées simultanément pour la liaison descendante et la liaison montante;
8. Il y a un indicateur de surcharge;
9. Filtres duplex et tensioactifs de bonne qualité;
10. Bon blindage. Les canaux de gain Downlink et Uplink sont très éloignés;
11. Installation d'amplificateurs de gamme dans deux unités blindées indépendantes;
12. Les additionneurs des amplificateurs de gamme sont réalisés sous la forme d'une unité blindée séparée;
13. Cela a permis de minimiser l'influence mutuelle des amplificateurs les uns sur les autres.

Des inconvénients, le prix.

Composante financière:

RF-Link 1800 / 2100-75-23 coûte environ 60 mille roubles contre 10 mille pour un répéteur jaune.

Constatations techniques intermédiaires

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Les répéteurs bon marché ne peuvent pas être utilisés dans les limites de la ville, ce qui est lourd de l'arrivée imminente de Roskomnadzor suivie d'une amende et d'une ordonnance de démontage du système ( exemples par référence ). Pour autant que je sache, le détenteur du record d'amendes est un individu qui possède un appartement sur la rue Mosfilmovskaya à Moscou - le montant de l'amende était de 700 mille roubles, mais en fait, dans la plupart des cas, l'amende est de 2-3 mille roubles. Et pour les personnes morales en cas de visite répétée de Roskomnadzor, il peut y avoir une suspension de l'entreprise jusqu'à 90 jours. Par conséquent, dans la ville, il est fortement recommandé d'appeler des spécialistes pour installer le répéteur et ne pas économiser sur un équipement de haute qualité.

Pour vous éloigner de la civilisation, où il n'y a pas de stations de base à proximité d'autres opérateurs, vous pouvez utiliser des répéteurs d'Aliexpress. Soit dit en passant, en raison du mauvais EVM, les répéteurs bon marché réduisent la vitesse d'Internet, mais là encore, si au lieu de 20 Mbit, il y aura 5-10 Mbit, la plupart des résidents d'été, je pense, le feront.

Les répéteurs sont fournis par MobileBooster.ru.