Para comparação, são selecionados modelos com características idênticas. O Aliexpress amarelo Noname e o RF-Link 1800 / 2100-75-23 - de acordo com o passaporte, amplificam as bandas de 1800 e 2100 MHz em 75 dB e têm uma potência de saída de 200 mW (23 dBm). Uma observação importante no artigo não é considerada a diferença de preço; sim, o artigo compara as características reais emitidas pelos repetidores.
Teoria
Os tipos de modulação usados nos modernos meios de comunicação exigem muito da linearidade dos caminhos de transmissão e recepção. Esses requisitos também se aplicam aos repetidores, porque o repetidor se torna parte do sistema, um intermediário entre a estação base e o terminal móvel do assinante, e a confiabilidade da comunicação ou a quantidade de interferência e problemas para o usuário que o repetidor criará depende da qualidade da mão de obra, da qualidade dos componentes e do conhecimento e experiência dos engenheiros de desenvolvimento. em caso de não conformidade com alguns requisitos durante o desenvolvimento e a produção dos quais serão discutidos abaixo.
O que é um repetidor? Para simplificar, este é um amplificador de tira linear bidirecional. De fato, é um dispositivo eletrônico complexo que deve atender a requisitos rigorosos.
O principal objetivo funcional de um amplificador de radiofrequência é aumentar o nível (faixa de oscilações, amplitude ou potência) do sinal de entrada sem distorções inaceitáveis de sua forma, composição espectral e deterioração da relação sinal / ruído. Na prática, é impossível obter um sinal não distorcido na saída do amplificador. Isso ocorre porque o amplificador inclui elementos ativos e passivos que dão sua contribuição negativa, gerando distorção.
Os elementos ativos incluem amplificadores de baixo ruído e intermediários (em cascata), atenuadores eletrônicos, transistores de saída, detectores de nível de sinal. Os elementos passivos incluem filtros duplex e passa-banda, capacitores, indutores.
Distorções lineares e não lineares e sua influência na qualidade do sinal
Distorção linear refere-se à não uniformidade da característica de amplitude-frequência (AFC). A fonte da distorção linear são os filtros duplex e passa-banda. A irregularidade da resposta em frequência depende da qualidade de sua fabricação. A resposta de frequência também é significativamente afetada pelo grau de correspondência de todos os elementos no caminho de amplificação desde a entrada até o conector de saída, o layout dos elementos e a triagem dos estágios de amplificação. Para que o amplificador na banda de frequência operacional não introduz distorções lineares, sua resposta de frequência deve ser retangular e a característica de frequência de fase (resposta de fase) linear.
As distorções não lineares incluem distorção de compressão, distorção de intermodulação de segunda e terceira ordem, distorção de fase do sinal.
As fontes de distorção não linear são componentes ativos, atenuadores eletrônicos, amplificador de baixo ruído (LNA), circuitos amplificadores de estágios intermediários, transistores de saída operando no modo de saturação, detectores de nível de sinal.
Para minimizar a distorção não linear e manter o amplificador no modo linear, um circuito de controle automático de nível de sinal (AGC) é introduzido no caminho de amplificação. Sua tarefa é comprimir a faixa dinâmica da potência do sinal de entrada e manter o amplificador próximo ao ponto de saturação.
Existem vários métodos para quantificar a linearidade de um amplificador de potência. Um ponto de interseção de terceira ordem (IP3) é uma característica bem conhecida de um amplificador. O método é baseado em um teste de dois tons. Como os sistemas de comunicação modernos criam sinais muito complexos, uma medição IP3 relativamente simples muitas vezes não é adequada como um indicador da linearidade necessária. Além disso, os padrões não definem os requisitos de medição IP3. Para avaliar a qualidade do sinal com modulação digital na saída do repetidor, indicadores como o módulo do vetor de erro (EVM) e o coeficiente de vazamento de energia do canal adjacente (ACLR) são usados. Um aumento nas distorções lineares e não lineares leva a uma diminuição no ACLR e um aumento no EVM.
Módulo vetorial de erros (EVM)
EVM é um importante indicador da qualidade dos sinais modulados digitalmente, expressando a diferença entre as amplitudes e fases dos sinais medidos e ideais. É expresso como uma porcentagem. Um valor EVM muito baixo significa que o sinal que está sendo testado é quase completamente idêntico
fonte.
Para WCDMA, 3CPP define um limite máximo de EVM de 12,5% para um sinal modulado 16QAM e 17,5% para QPSK.
Para OFDM, 3CPP define um limite máximo de EVM de 12,5% para um sinal modulado de 16QAM, 8% para 64QAM e 17,5% para QPSK.
Fator de vazamento de energia ao lado do canal (ACLR)
Fator de potência de canal adjacente (ACPR)
Esses parâmetros são usados para avaliar o grau de distorção causada pela não linearidade dos amplificadores.
Para WCDMA, a especificação 3GPP descreve os limites mínimos para o primeiro e o segundo canal adjacente. Para o primeiro é -45dB, para o segundo é -50dB.
Para OFDM, o limite de -44,2 dB é descrito na especificação 3GPP.
Um aumento nas distorções lineares e não lineares leva a uma diminuição no ACLR e um aumento no EVM.
O teste do repetidor envolve:
- medição da faixa de frequência OBW amplificada por ele,
- medição de resposta em frequência
- medição do coeficiente de vazamento de energia no canal ACLR adjacente ou fator de potência no canal ACPR vizinho,
- medição da magnitude do vetor de erro EVM,
- medição de produtos de intermodulação.
Amostra um - repetidor amarelo (aliexpress clássico)
Custe até 10 000 rublos.
Escopo de entrega:
- Repetidor
- Fonte de alimentação;
- Caixa de embalagem;
- Instrução
Parâmetros do passaporte:
- Faixa de frequência: 1800 \ 2100;
- Ganho: 75dB;
- Potência de saída: 23dBm + -3dBm;
- Nível de ruído: menos de 5dB;
- Impedância: 50 Ohms;
- Tensão de alimentação: AC 110-220V, DC 5-12V.
Aparência do repetidor.
A aparência do indicador.
- Não há controles no caso;
- Dos meios de controle visual sobre a operação do repetidor, existem: três LEDs e um indicador LCD de seis segmentos do nível do sinal de saída;
- O LED vermelho indica a presença de tensão de alimentação;
- Dois indicadores verdes indicam a presença de um sinal na saída dos amplificadores Downlink 1800 e Downlink 2100;
- Em um nível de sinal de entrada de aproximadamente -75 dBm, os LEDs piscam; em níveis superiores a -60 dBm, eles acendem constantemente;
- Os indicadores de segmento de LCD exibem com mais precisão o nível do sinal de saída de cada um dos amplificadores de canal Downlink;
- O controle e a indicação dos canais Uplink não são fornecidos;
- Não há indicação de sobrecarga dos amplificadores repetidores nas saídas.
Vamos ver o que tem dentro.
A opção de orçamento mais simples.
Quatro estágios de amplificação em ambas as direções.
Filtros SAW após cada estágio de ganho.
Filtros duplex em ressonadores dielétricos volumétricos.
Amplificadores de diferentes faixas são combinados por somadores.
O repetidor possui um conversor DC-DC step-down embutido, que reduz o risco de falha do repetidor no caso de uma falha na fonte de alimentação externa.
A triagem é medíocre.
O repetidor é simétrico, a potência de saída é a mesma nos canais descendentes e ascendentes.
Coletado ordenadamente. Solda automatizada. A taxa é limpa, sem resíduos de fluxo.
Em geral, nada de interessante. Um representante típico da categoria de preço mais baixo.
Contras
Não há controle automático de nível de saída (ALC).
Nenhum controle de ganho manual de etapa.
Indicadores de intensidade do sinal apenas nos canais de downlink.
Os diodos detectores do nível do sinal de saída são conectados diretamente à linha de tira após o microcircuito do amplificador de saída (fonte de intermodulação).
Medições
Resposta de frequência do canal Downlink 1800
Com um nível de sinal de entrada de -60dBm, o nível máximo de saída é de 0,28dBm.
Ganho mínimo de 49dB.
Resposta de frequência na banda 1805-1880 MHz um pouco mais de 11 dB.
O ganho máximo de canal de 60 dB (de acordo com o passaporte 75), dada a resposta de frequência desigual nas seções 1805-1831 MHz e 1857-1880 MHz, resulta ainda menos.
Resposta de frequência do canal Downlink 2100
Com um nível de sinal de entrada de -60dBm, o ganho máximo é de 69,5dBm (e 75 de acordo com o passaporte).
O ganho mínimo é 62,1 dB. Resposta de frequência na banda 2110-2170 MHz um pouco mais de 7 dB.
Resposta de frequência do canal Uplink 1800
Com um nível de sinal de entrada de -60dBm, o ganho máximo é de 58dB. Ganho mínimo de 40dB. Resposta em frequência na banda 1710-1785 MHz um pouco mais de 18 dB! Na região de 1750-1785 MHz, 13dB de não uniformidade.
Resposta de frequência do canal Uplink 2100
Com um nível de sinal de entrada de -60dBm, o ganho máximo é de 56dB. Ganho mínimo de 49dB. A resposta de frequência na faixa de 1920-1980 MHz é de cerca de 7 dB.
O ganho máximo do Downlink 1800 é 10dB menor que o Downlink 2100.
Além disso, a medição de potência e a estimativa de linearidade e distorção do amplificador serão feitas usando um sinal de entrada de banda larga. Banda de sinal de 5 MHz. Modulação QPSK.
Potência máxima de saída Downlink 1800
O nível de entrada é -53dBm.
A potência não distorcida de saída (RMS) é de apenas 8,6 dBm. Potência de pico 11,5dBm.
Com o fabricante declarou poder de 23dBm + -3dB.
Distorção do canal.
Agora aumente o nível de entrada em 3dB.
A potência (RMS) aumentou para 12dB, a potência de pico (PEAK) para 15dBm, mas houve um vazamento inaceitável de energia nos canais adjacentes.
Consequentemente, a distorção do sinal aumentou inaceitavelmente.
Ao mesmo tempo, o indicador do nível do sinal de saída não atingiu o valor máximo (uma divisão permaneceu).
A constelação de sinal desmoronou. O valor de pico do erro do vetor de modulação excede 32% (a norma é de até 15%). O amplificador mudou para o modo de saturação, na saída do amplificador apareceram produtos de intermodulação da 2ª e 3ª ordem.
Por exemplo: imitação do trabalho de duas estações base. As frequências são 1820 MHz e 1865 MHz, a banda do sinal é 5 MHz. Modulação QPSK.
O nível do sinal na entrada do repetidor é 3dB e 5dB maior que o nominal.
Os produtos de intermodulação no Uplink 1800 a uma frequência de 1730 e 1775 MHz, com um nível de 0dBm e + 6dBm.
Os componentes de intermodulação, que caem no canal Uplink, criam interferência na direção da estação base, o que leva a interrupções na comunicação, velocidade reduzida ou incapacidade de estabelecer comunicação. Também são possíveis reclamações do operador por causar interferência.
Isso poderia ter sido evitado se o amplificador tivesse um circuito para ajustar automaticamente o nível do sinal de entrada, o que expandiria a faixa dinâmica do repetidor na entrada. O amplificador, se o nível do sinal de entrada mudar dentro de certos limites (nos melhores modelos de repetidores, for de pelo menos 30 dB), permaneceria próximo ao ponto de saturação, ou seja, no modo linear e os produtos de intermodulação seriam mínimos.
O preço da emissão, dois atenuadores controlados pela tensão de entrada e um amplificador operacional (na versão mais simples, para cada canal), custando não mais que US $ 2. Por que não há AGC, só podemos adivinhar.
Agora vamos ver como o amplificador se comporta em irregularidades na resposta em frequência.
Fase 1805-1810 MHz. Nível de entrada nominal.
Fase 1780-1785 MHz. Nível do sinal de entrada nominal.
A distorção linear na forma de irregularidade na resposta em frequência também causa forte distorção.
Downlink de saída de potência máxima 2100
O poder do Downlink 2100 aqui novamente não corresponde ao declarado pelo fabricante.
Potência máxima com distorção aceitável de cerca de 9dBm.
Aumente o nível do sinal de entrada em 3db.
O amplificador está no modo de saturação.
Apareceu uma forte distorção e, mesmo nesse caso, o pico de potência está longe dos 23dBm cobertos nas instruções.
Com produtos de intermodulação, tudo está ruim aqui.
Sinais de entrada 2130 MHz e 2165 MHz. Banda de cada 5 MHz.
Sem sinal de entrada.
No Uplink, a situação com potência e distorção é repetida, mais testes não fazem sentido.
Amostra Dois - Repetidor Preto RF-Link 1800 / 2100-75-23
Preço: 59 500 esfregar.
Escopo de entrega:
- Repetidor
- Fonte de alimentação;
- Cabo de força;
- Instrução;
- Fixadores para montagem na parede;
- A caixa é embalagem.
Características
- Intervalos: 1800 \ 2100 MHz;
- Ganho
Ligação descendente: 75 dB;
Uplink: 70dB; - Potência de saída:
Downlink: 23 dBm;
Uplink: 20 dBm; - Impedância: 50 Ohms;
- Faixa de ajuste manual do atenuador: 32 dB, em etapas de 1 dB;
- Faixa de ajuste automático do nível do sinal de entrada: não inferior a 30dB;
- Tensão de alimentação:
Tensão alternada 110-220 volts;
Tensão DC 10 volts.
Aparência
Indicador e controles
Com a tampa traseira removida
Uma das duas unidades com a tampa removida
Analisaremos o amplificador com mais detalhes.
Downlink do canal.
O amplificador é de seis estágios.
Após o filtro duplex, um amplificador de baixo ruído, o primeiro atenuador do circuito AGC, um estágio de amplificador, um atenuador manual, o segundo atenuador do circuito AGC, dois estágios de amplificador, um estágio de amplificação de pré-saída, um transistor de saída e um filtro duplex.
O canal Uplink é construído da mesma forma. O transistor de saída é aplicado com menos energia.
Após cada estágio de amplificação, são incluídos filtros SAW de passa-banda.
O detector de envelope do sinal de saída do circuito AGC é ligado após o transistor de saída através de um acoplador direcional, o que exclui sua influência no estágio de saída.
O esquema AGC de cada um dos canais de amplificação é montado em dois amplificadores operacionais e cinco transistores.
Cada canal alimenta seu próprio regulador de tensão linear , isto é feito para filtrar adicionalmente a tensão de alimentação do transistor de saída e os estágios de amplificação intermediários.
Adicionadores que combinam amplificadores de faixa são colocados em uma unidade blindada separada.
A operação do repetidor é controlada por três microcontroladores. Um em cada bloco do amplificador, o terceiro está localizado na placa indicadora. A troca de dados entre os blocos e a placa indicadora ocorre usando o protocolo RS-485.
O microcontrolador do bloco amplificador controla os atenuadores para controle de ganho manual, indicadores dos níveis do sinal de saída, um indicador de sobrecarga e também define o nível de referência para os circuitos AGC.
Microcontrolador de uplink e circuito AGC
Placa indicadora
Na placa indicadora existem botões para controle manual de ganho, um indicador LCD do nível do sinal de saída Downlink \ Uplink, um indicador de sobrecarga.
O bloco da banda de 2100 MHz é semelhante.
A soldagem é feita por um robô de solda, em locais raros, vestígios de solda manual.
Nota: como a placa de circuito impresso é unificada e composta por três faixas 1800 \ 2100 \ 2600, é necessário configurar \ corresponder cascatas para cada faixa, os principais elementos são soldados pelo robô, os elementos correspondentes (capacitores, indutâncias, resistores etc.) são instalados manualmente em processo de instalação do repetidor.
Teste
Resposta de frequência Downlink 1800
O nível de entrada é -60dBm.
O ganho máximo é de 77,2dB.
73dB mínimo.
Resposta de frequência na faixa de operação de 4dB.
Resposta de frequência Downlink 2100
Nível de entrada -60 dBm
Ganho máximo de 74,9dB. Mínimo de 71,6dB. Resposta em frequência 4.3dB.
Está tudo bem aqui, não há nada a acrescentar.
Resposta de frequência Uplink 1800
O nível de entrada é -60dBm.
Ganho máximo de 69dB. 51dB mínimo. Desnível 18dB. Altamente cheio com a seção de 1780-1785 MHz.
Resposta de frequência Uplink 2100
Potência máxima de saída Downlink 1800
O nível do sinal de entrada é -50dB.
Potência de saída (RMS) 22,4dBm. Potência de pico 25,7 dBm.
A distorção do sinal é mínima.
Estime a capacidade de sobrecarga do amplificador. Realizaremos um teste de estresse.
O nível do sinal na entrada é -10dB .
A potência de saída permaneceu no mesmo nível, as distorções aumentaram, mas estão dentro dos limites normais. E isso em um nível de entrada de -10dBm ! O intervalo do AGC é de 38dB . O circuito de ajuste automático faz um excelente trabalho.
O indicador de sobrecarga acende quando o nível do sinal de entrada é -42dB.
Downlink de saída de potência máxima 2100
O nível de entrada é -50dB.
Distorção.
O nível de entrada é -10dB.
Distorção.
Saída máxima de potência do Uplink 1800
Distorção.
O nível de entrada é -10dB.
Distorção.
Saída máxima do uplink 2100
O nível de entrada é -50dB.
Distorção.
O nível de entrada é -10dB.
Distorção.
Medição de produtos de intermodulação
Simulação do trabalho de duas estações base. As frequências são 1820 MHz e 1865 MHz, a banda do sinal é 5 MHz.
Modulação QPSK.
O nível do sinal na entrada do repetidor é -40dBm e -38dBm.
Produtos de intermodulação no Uplink 1800 nas frequências de 1730 e 1775 MHz, com níveis de -27dBm e -18dBm.
Existe interferência, mas elas são mínimas e insignificantes.
Prós:
- A potência e o ganho de saída são totalmente consistentes com as características declaradas.
- Há um controle de ganho manual e automático;
- Um transistor de saída com alta potência de saída (com uma grande margem) é usado no estágio de saída Downlink;
- O detector de envelope do sinal de saída é ativado através de um acoplador direcional;
- O indicador do nível de saída exibe informações de duas maneiras: um indicador de segmento e um indicador digital. O nível de saída é exibido em dBm;
- Os indicadores do nível de saída exibem o nível com muita precisão, com um spread de + -1dBm;
- As informações no indicador são exibidas simultaneamente para Downlink e Uplink;
- Existe um indicador de sobrecarga;
- Filtros duplex e surfactante de boa qualidade;
- Boa blindagem. Os canais de ganho Downlink e Uplink estão distantes;
- Instalação de amplificadores de alcance em duas unidades blindadas independentes;
- Os somadores de amplificadores de alcance são feitos na forma de uma unidade blindada separada;
- Isso tornou possível minimizar a influência mútua dos amplificadores uns sobre os outros.
Dos menos, o preço.
Componente financeiro:
O RF-Link 1800 / 2100-75-23 custa cerca de 60 mil rublos contra 10 mil para um repetidor amarelo.
Conclusões Técnicas Intermediárias
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Repetidores baratos não podem ser usados dentro dos limites da cidade; isso é repleto da chegada iminente de Roskomnadzor, seguida por uma multa e uma ordem para desmontar o sistema ( exemplos por referência ). Até onde eu sei, o detentor do recorde de multas é um indivíduo que possui um apartamento na rua Mosfilmovskaya, em Moscou - o valor da multa foi de 700 mil rublos, mas na verdade, na maioria dos casos, a multa é de 2-3 mil rublos. E para pessoas jurídicas no caso de uma visita repetida a Roskomnadzor, pode haver uma suspensão da empresa por até 90 dias. Portanto, na cidade, é altamente recomendável chamar especialistas para instalar o repetidor e não economizar em equipamentos de alta qualidade.
Para se livrar da civilização, onde não há estações base próximas de outros operadores, você pode usar repetidores do Aliexpress. A propósito, por causa do mau EVM, repetidores baratos cortam a velocidade da Internet, mas, novamente, se em vez de 20 Mbit houver 5-10 Mbit, então a maioria dos residentes de verão o fará.
Os repetidores são fornecidos pelo MobileBooster.ru.