АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С БАЗОВОЙ СТАНЦИЕЙ

Заявляемое техническое решение относится к области беспроводной связи и может быть использовано, преимущественно, в области мобильной связи и доступа в Интернет.
При сегодняшнем уровне развития информационных технологий цифровой передачи данных человечество практически исчерпало возможности проводных сетей. Реальные прорывы в области передачи данных невозможны без создания принципиально новых устройств и способов их функционирования. Беспроводные технологии передачи и приема информации - это именно то направление, которое сегодня может обеспечить прогресс в области передачи и приема данных.
В последнее время беспроводные устройства связи все больше вытесняют проводную связь. С одной стороны это связано с повышением интеграции и уменьшением стоимости радиочастотных компонентов -радиотрансиверов, антенн и т.п., а с другой - с ростом стоимости материалов и трудозатрат для организации проводной связи.
Беспроводную сетевую технологию использую там, где установка проводных сетей затруднена, невозможна или экономически невыгодна. Кроме того, только беспроводные технологии могут обеспечить передачу данных на мобильных объектах, находящихся в движении.
Опыт эксплуатации беспроводных сетей показывает, что качество их работы в значительной степени зависит от коэффициента усиления абонентских антенн пользователей. Направленные антенны позволяют не только увеличить энергетику радиолинии, но и повысить устойчивость ее работы.
Все беспроводные устройства связи используют антенны для приема и передачи радиосигналов. Одна из основных характеристик антенны -диаграмма направленности, которая определяет характер распределения в пространстве электромагнитного поля, излучаемого или принимаемого антенной.
Напряженность электромагнитного поля внутри здания значительно меньше, чем на открытой местности. Значительная часть энергии сигнала поглощается стенами, деревянными, кирпичными, особенно сильное поглощение происходит в зданиях с железобетонными стенами.
Известна направленная антенна для сотовых телефонов, содержащая активный излучающий элемент и пассивные проводящие элементы, формирующие диаграмму направленности, активный элемент подключен через коаксиальный кабель к мобильному телефону (см. http://www.ixbt.com/mobile/antenna.shtml).
Недостатками такого технического решения являются: потери сигнала кабеля, необходимость согласования активного элемента с кабелем, т.к. рассогласование может привести к искажению формы диаграммы направленности, а также отсутствие в современных мобильных телефонах разъемов для подключения антенн. Техническое решение такого типа не может быть применено к большинству современных телефонов.
Задачей заявляемого технического решения является передача высокочастотного сигнала с минимальными потерями в заданном направлении и улучшение качества связи, а также увеличение зоны действия мобильного устройства в современных сетях сотовой связи при передаче данных и голоса (GSM, UMTS, CDMA, LTE, Wi-Fi, WiMax и т.д.).
Достижение поставленной задачи осуществляется с помощью технических решений, рассматривающих два варианта: активный излучающий элемент или с одним пассивным элементом, или с несколькими пассивными элементами. При этом, в качестве мобильного устройства используется или USB-модем, или роутер, или мобильный телефон, или планшетный компьютер, или смартфон, или любое другое мобильное устройство со встроенной в него приемо-передающей антенной, которая является активным излучающим элементом.
Поставленная задача достигается следующим образом.
1. В устройстве для улучшения качества связи мобильных устройств с базовой станцией в сетях сотовой связи, содержащем активный излучающий элемент и пассивный элемент, согласно полезной модели, активным излучающим элементом является встроенная приемопередающая антенна мобильного устройства, при этом активный излучающий элемент совместно с пассивным элементом устройства формируют одностороннюю диаграмму направленности мобильного устройства.
2. В устройстве для улучшения качества связи мобильных устройств с базовой станцией в сетях сотовой связи, содержащем активный излучающий элемент и несколько пассивных элементов, согласно полезной модели, активным излучающим элементом является встроенная приемо-передающая антенна мобильного устройства, при этом активный излучающий элемент совместно с пассивными элементами устройства формируют одностороннюю диаграмму направленности мобильного устройства.
При этом, в устройстве для улучшения качества связи мобильных устройств с базовой станцией в сетях сотовой связи активным излучающим элементом может быть любое мобильное устройство со встроенной приемо-передающей антенной, например, USB-модем, или мобильный телефон, или планшетный компьютер, или смартфон или любые другие.
В заявляемом устройстве одним из конструктивных элементов является встроенная приемо-передающая антенна мобильного устройства, которая является его неотъемлемой частью. Поэтому при изъятии любого мобильного устройства, например планшетного компьютера, из заявляемого устройства, оно не работоспособно из-за отсутствия активного элемента.
При этом мобильное устройство в любом из вариантов - или с одним пассивным элементом, или с несколькими пассивными элементами, может работать как автономно, так и с помощью периферийного устройства (например, гарнитура, устройство громкоговорящей связи, компьютер и т.д.). Связь может осуществляться посредством физического соединения (кабель, провод) или беспроводного соединения (Bluetooth, Wi-Fi, инфракрасный порт и т.д.).
Заявляемое техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих во всех известных объектах техники аналогичного назначения.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами в виде блок-схемы, приведенной на фигурах 1-2, где изображены частные примеры выполнения устройств.
На фиг.1 это выполнение устройства с одним пассивным элементом.
Устройство для улучшения качества связи мобильных устройств с базовой станцией в сетях сотовой связи содержит: пассивный элемент, например, рефлектор 1,2 - активный излучающий элемент - встроенная приемопередающая антенна, например, USB-модема.
На фиг.2 выполнение устройства, например, с двумя пассивными элементами. Устройство содержит: пассивные излучающие элементы, например, рефлектор 1 и директор 2, активный излучающий элемент-встроенная приемо-передающая антенна, например, планшетного компьютера 3.
В рабочем положении активный излучающий элемент устройства, например, USB-модем со встроенной приемо-передающей антенной, размещают таким образом, чтобы совместно или с одним пассивным элементом, или с несколькими пассивными элементами, формировать одностороннюю диаграмму направленности, необходимую для поступления максимального эфирного сигнала на встроенную приемопередающую антенну USB-модема для улучшения связи с базовой станцией в сетях сотовой связи.
Рассмотрим работу заявляемого устройства для улучшения качества связи мобильных устройств с базовой станцией в сетях сотовой связи, приведенного на фиг.1 и на фиг.2.
Высокочастотный сигнал от передатчика создает электромагнитное поле, в различных местах пространства оно имеет разную напряженность. Расположим заявляемое устройство (фиг.1, 2), например, внутри жилого помещения, в том месте, где напряженность электромагнитного поля максимальна.
Электромагнитное поле попадает на встроенную приемопередающую антенну мобильного устройства, усиливается и концентрируется заявляемым устройством, что улучшает качество связи.
Усиление сигнала происходит как при передаче сигнала с базовой станции к абоненту, так и от абонента к базовой станции сотового оператора в сети сотовой связи. Т.е. устройство является реверсивным, работающим и на прием, и на передачу, что увеличивает его эффективность.
При подключении одного пассивного элемента (фиг.1) уровень принимаемого сигнала имеет коэффициент усиления относительно изотропного излучателя 3-7 дБ. При подключении двух или нескольких пассивных элементов (фиг.2) уровень принимаемого сигнала существенно возрастает (на 3-5 дБ относительно устройства с одним пассивным проводящим элементом) и такое устройство имеет более широкую область применения.
Решение поставленной задачи, передача высокочастотного сигнала с минимальными потерями в заданном направлении, улучшение качества связи, и увеличение зоны действия мобильного устройства в современных сетях сотовой связи при передаче данных и голоса (GSM, UMTS, CDMA, LTE, Wi-Fi, WiMax и т.д.), достигается за счет использования в качестве активного элемента встроенной приемо-передающей антенны любого мобильного устройства, а также за счет расположения его (мобильного устройства со встроенной приемо-передающей антенной) в зоне максимальной напряженности электромагнитного поля.
Технический результат, достигаемый в современных сетях передачи данных (GSM, UMTS, CDMA, LTE, Wi-Fi WiMax и т.д.), при реализации заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении максимального качества связи, а также в расширении зоны «покрытия» сетей сотовой связи, в увеличении мест, где можно пользоваться сотовой связью и мобильным доступом в сеть Интернет.
Применение каждого из вариантов заявляемого устройства для беспроводной связи позволяет использовать любые мобильные устройства, например, USB-модемы, роутеры, мобильные телефоны, планшетные компьютеры, смартфоны и другие аналогичные устройства, без вмешательства в их конструкцию.
Заявляемое устройство быстро и легко устанавливается, не требует сборки и настройки, мгновенно готово к работе, не требует специальных знаний, инструментов, программного обеспечения и доступно любому пользователю.
Преимуществом заявляемого устройства является возможность его использования при голосовом 'графике, обмене короткими сообщениями (SMS, MMS), а также в режиме передачи данных (Интернет) в зонах неуверенного приема, вне зон покрытия вблизи их границ и в других «проблемных» местах, где связь в сетях сотовой связи без заявляемого устройства невозможна или не обеспечивает необходимый уровень качества.
Возможность промышленного применения заявляемого технического решения подтверждается успешным результатом опытного использования заявляемого устройства, которое может быть изготовлено с использованием известных технических средств, что обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».
Заявляемое техническое решение экспериментально подтвердило возможность получения предполагаемого результата.
Настоящее техническое решение может быть использовано как в быту, так и на производстве.