Общие принципы сотовой связи

В большинстве моделей  телефонных аппаратов при подключении  системы hands free делается возможной функция  автоматического ответа на входящий звонок: телефон сам «поднимает трубку», а когда собеседник кладет трубку, телефон автоматически отключается.

Существуют варианты систем, рассчитанные на использование прикуривателя. Самая простая из них состоит из трубки и шнура питания. Для начала работы необходимо лишь воткнуть штекер в гнездо прикуривателя. Эта система легко переносится из одного автомобиля в другой, она помещается даже в кармане пальто или пиджака. Работает как с цифровыми, так и с аналоговыми телефонами. Используется при необходимости иметь телефонную связь в автомобиле, а также когда не хочется тратить время на установку требуемого оборудования.

Другой вариант систем, подключаемых в гнездо прикуривателя, — портативный автокомплект. Он состоит из выносного микрофона, динамика, держателя телефонного аппарата, коммуникационного блока и соединительного кабеля. Освобождает не только руки, но и уши. Аппаратура не требует профессиональных навыков при установке, а также позволяет выбирать места расположения микрофона и динамика. Она же обеспечивает питание и заряд батареи телефона во время движения автомобиля. Система снабжена системой эхо- и шумоподавления, предусматривает возможность использования внешней выносной антенны. Все это позволяет иметь в автомобиле качественную и удобную систему связи без нарушения целостности салона автомобиля. Основное преимущество таких систем в том, что они являются универсальными, подходящими для любого типа телефона, однако держатель плохо зажимает малогабаритные модели телефонов.

Стационарный автокомплект состоит из микрофона, держателя телефонного аппарата, коммуникационного блока, соединительных кабелей и, при необходимости, динамика. Обеспечивает связь, соответствующую высшим международным стандартам. Комплект сложен и требует профессиональной установки, поскольку подключается непосредственно к электрическим и электронным устройствам автомобиля, оставляя гнездо прикуривателя свободным. Работает стационарный автокомплект через динамики аудиосистемы автомобиля, автоматически понижая уровень звучания автомагнитолы во время телефонного звонка. Для ведения конфиденциальных разговоров необходимо подключение трубки. В комплекте используются цифровой преобразователь звука и система эхо- и шумоподавления, значительно повышающие качество приема-передачи сигнала. Питание и заряд батареи телефона производятся во время движения автомобиля.

В некоторых моделях hands free безопасность вождения дополнительно  обеспечивается возможностью голосового набора заранее запрограммированных телефонных номеров. Но, установив такой комплект, ее владелец оказывается привязанным к определенной модели сотовых телефонов. При замене автомобиля систему hands free придется устанавливать заново. Большинство комплектов имеет выход на наружную антенну, которая обеспечивает более устойчивую связь и увеличивает дальность приема. Сама антенна обычно не входит в комплект поставки hands free.

С hands free системой может использоваться выносная трубка для конфиденциальных разговоров, с помощью которой можно разговаривать, не вынимая телефон из держателя и не прерывая заряд батареи. Удобен и дополнительный виброзвонок при использовании моделей, не имеющих собственного вибровызова.

 

6.2 Источники питания         

 Все приведенные выше выкладки верны для новой правильно заряженной батареи. А если она уже не новая? Если она заряжена неправильно? Что делать? Постараемся разобраться, как устроена аккумуляторная батарея мобильного телефона, каковы ее основные характеристики и правила использования.

Аккумуляторные батареи, применяемые в современных сотовых  телефонах, можно разделить на следующие типы:

- Никель-кадмиевые — NiCd (Nickel Cadmium)

- Никель-металлгидридные  — NiMH (Nickel Metal-Hydride)

- Литий-ионные — Li-ion (Lithium Ion)

- Литий-полимерные — Li-pol (Lithium Polymer)

Никель-кадмиевые батареи  — самые распространенные и дешевые. Это — настоящий ветеран на рынке мобильных устройств связи. Отлаженная технология и надежная работа обеспечили им широкое применение для питания портативной техники и оборудования К основным достоинствам никель-кадмиевых батарей относятся:

- Превосходная работоспособность  в широком диапазоне температур  окружающей среды, в том числе возможность заряда при отрицательных температурах

- Способность отдавать  в нагрузку большой ток

- Длительный срок службы  — свыше тысячи циклов заряда/разряда при правильной эксплуатации и обслуживании

- Низкая чувствительность  к неправильной эксплуатации

- Легкое восстановление  при понижении емкости и после  длительного хранения

- Низкая цена

В NiCd аккумуляторных батареях рабочее вещество находится в  виде мелких кристаллов, что обеспечивает максимальную площадь их соприкосновения с электролитом. При неблагоприятных условиях эксплуатации кристаллы укрупняются до размеров, в 150 раз превосходящих первоначальные, что приводит к резкому уменьшению площади активной поверхности. Как следствие, снижается напряжение и уменьшается емкость. А в некоторых случаях острые грани кристаллов даже прокалывают сепаратор, вызывая быстрый саморазряд или короткое замыкание.

Среди других недостатков  этих аккумуляторных батарей можно  отметить: необходимость периодической полной разрядки для сохранения эксплуатационных свойств (устранения эффекта памяти), быстрый саморазряд (до 10% в течение первых 24-х часов), относительно маленькая плотность энергии (отношение емкости к габаритам и массе) и большие габариты (по сравнению с аккумуляторными батареями других типов). К минусам этих батарей можно отнести и их «недружественность» к окружающей среде, т. к. они содержат кадмий и требуют специальной утилизации. Из-за больших габаритов и проблем с утилизацией NiCd эти батареи постепенно покидают рынок сотовых телефонов.

На смену им первыми  пришли никель-металлгидридные батареи, но их шумно разрекламированные преимущества наделе не оправдали ожиданий потребителей из-за небольшого срока службы. Эта ситуация сейчас начинает выправляться благодаря технологическому прогрессу в их производстве. Отличительные преимущества сегодняшних NiMH-батарей следующие:

- Их емкость примерно  на 30% больше емкости NiCd-батарей  при тех же габаритах

- Они меньше склонны  к эффекту памяти, чем NiCd-батареи  (периодические циклы восстановления  нужно выполнять реже)

- Низкая токсичность (NiMH-технология  считается экологически чистой)

К сожалению, NiMH-батареи имеют  много недостатков. По сравнению  с NiCd-батареями, у них меньший  срок службы — около 500 циклов «заряда/разряда», более быстрый саморазряд (в 1,5—2,0 раза) и более высокая цена.

Потерю заряда вызывает и  их старение. У изношенной батареи  пластины электродов разбухают и начинают слипаться друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда. Укрупнение кристаллических образований в NiCd-батареях на основе никеля происходит в основном из-за слишком долгого нахождения ее в зарядном устройстве и многократного заряда без периодического полного разряда. Разукрупнить кристаллические образования позволяет проведение такой процедуры, как тренировка, которую достаточно проводить один раз в 30—60 дней.

Литий-ионные батареи постепенно завоевывают позиции на рынке устройств мобильной связи. Это обусловлено такими их преимуществами, как:

- Высокая плотность электрической  энергии (по крайней мере вдвое  большая, чем у NiCd-батареи того  же размера, а значит, и вдвое  меньшие габариты при той же  емкости)

- Медленный саморазряд (примерно 2—5% в месяц плюс примерно 3% на  питание встроенной электронной схемы защиты)

- Отсутствие каких-либо  требований к обслуживанию, за  исключением требования длительного хранения в заряженном состоянии

Но есть и недостатки: батареи некоторых производителей работают только при положительных  температурах, все батареи дороги и подвержены процессу старения, даже если они не используются. Уменьшение емкости наблюдается примерно после одного года. После двух лет хранения батарея часто становится неисправной. Поэтому не рекомендуется хранить Li-ion-аккумуляторы в течение длительного времени — нужно использовать их, пока они новые.

Li-ion-батареи повреждаются  при заряде в «чужих» зарядных  устройствах, а так-же при хранении  в чрезмерно разряженном состоянии.  Уменьшение емкости Li-ion - батарей  необратимо, так как используемые  в них токсичные материалы  рассчитаны на работу только  в течение определенного времени  (к концу срока службы батареи  токсичность применяемых в них  веществ снижается).

Литий-полимерные батареи появились на рынке сотовых телефонов и портативных компьютеров совсем недавно, они немного дешевле, чем литий ионные батареи при одинаковой плотности энергии. Выдерживают примерно 150 циклов заряда/разряда.

Литий-полимерные батареи изготовливаются в разнообразных пластичных геометрических формах, нетрадиционных для обычных батарей. Они достаточно тонкие по толщине и способны заполнять любое свободное место.

Основными параметрами аккумуляторной батареи телефона являются:

- Электрическая емкость 

- Внутреннее сопротивление

- Напряжение 

- Саморазряд 

- Срок службы 

 

Электрическая емкость аккумуляторной батареи состоит из номинальной и реальной.

Номинальная электрическая  емкость — это то количество энергии, которым батарея теоретически должна обладать в заряженном состоянии. Данный параметр аналогичен емкости, например, стакана. Так же как в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды, так и в батарею можно «закачать» также лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии не в момент заряда, а при обратном процессе, т. е. при разряде батареи постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения. Измеряется емкость в ампер-часах или миллиампер-часах и обозначается буквой С. Значение номинальной емкости батареи, как правило, зашифровано в ее обозначении.

Реальное значение емкости  новой батареи на момент ввода  ее в эксплуатацию колеблется от 80 до 110% номинального значения и зависит: от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, а также от технологии ввода в эксплуатацию. Нижний предел (80%) обычно рассматривается как минимально допустимое значение для новой батареи. Теоретически батарея, например, номинальной емкостью 1000 мА- ч может отдавать ток 1000 мА в течение 1 ч, 100 мА — в течение 10 ч, или 10 мА в течение 100 ч.

Практически же, при высоком  токе разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе — превышается.

В процессе эксплуатации емкость  батареи уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа батареи, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и длительности эксплуатации.

Внутреннее сопротивление  батареи определяет ее способность  отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется  закону Ома. При низком значении внутреннего сопротивления батарея способна отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на ее выводах), а значит, и большую пиковую мощность, в то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах батареи при резком увеличении тока нагрузки. Это приводит к тому, что внешне хороший аккумулятор не может полностью отдать запасенную в нем энергию

в нагрузку. 

 

6.3 Выносные антенны

Антенны в мобильной телефонии  занимают особое место. Именно они связывают ваш телефонный аппарат с сотовой системой и обеспечивают соединение. У купленного вами телефона уже есть простая и удобная малогабаритная антенна. В большинстве случаев она обеспечивает устойчивую связь. Но бывают ситуации, когда из телефона нужно «выжать» все, что только возможно.

Некоторые пользователи сотовых  телефонов не знают, что даже в  пределах зоны обслуживания почти каждой базовой станции, независимо от принадлежности к оператору сотовой связи (стандарту), бывают участки с негарантированным  покрытием. Иногда встречаются «мертвые зоны», где для потери или восстановления связи достаточно сделать 2—3 шага в сторону. Количество базовых станций в разных районах города полностью эту проблему в отдельно взятом конкретном месте не решает. Это беда не только сотовой связи, но даже и телевидения (обладающего мощными передатчиками).

На качество соединения влияет множество факторов: конфигурация антенны, находящиеся в непосредственной близости от нее объекты, правильное заземление, угол отклонения от вертикали, длина соединительного кабеля и т. д. К сожалению, конструкция современного мобильного телефона не позволяет использовать высокоэффективную встроенную антенну, поэтому, для того чтобы обеспечить качественную связь в местах с недостаточным радиопокрытием, ей необходима помощь — дополнительная сменная антенна. Она особенно необходима телефону в автомобиле, так как кузов последнего является своеобразным экраном, препятствующим прохождению радиосигнала и искажающим его. Практически все типы телефонов допускают использование сменных антенн. Однако успех будет обеспечен лишь тогда, когда антенна используется правильно.

Сменные антенны имеет  смысл применять в том случае, если уровень принимаемого сигнала настолько мал, что связь становится неустойчивой. В противном случае связь может даже ухудшиться (!!!). Можно выделить несколько ситуаций, когда целесообразно применение сменных антенн:

1. Разговор ведется из  экранированного помещения или  из автомобиля. Вынесенная наружу антенна существенно улучшает качество связи. Причем, если за 
пределами автомобиля (или здания) условия прохождения сигнала хорошие, нет 
необходимости применять антенны с повышенным усилением. Однако наличие кабеля между антенной и телефонным аппаратом и в некоторых случаях до 
полнительных разъемов (особенно бесконтактных — емкостных и индуктивных) 
приводит к некоторым потерям сигнала.

2.  Между говорящим по телефону и базовой станцией находятся массивные со 
оружения, складки местности или толстые стены. Сигнал может быть сильно 
ослаблен и распространяться не горизонтально.