Имитация плохого приема мобильного телефона в лаборатории

В настоящее время я разрабатываю устройство Интернета вещей, которое использует модем uBlox SARA-U260 GSM / 3G.

В ходе полевых испытаний у нас были значительные проблемы с программным обеспечением и микропрограммным обеспечением из-за плохого приема мобильного телефона в наших развертываниях в странах Африки к югу от Сахары.

Мне трудно дублировать проблемы в лаборатории, потому что здесь очень хороший прием. Даже если антенна не подключена к модему, она все равно может подключаться к сотовой сети Интернет!

Итак, я ищу лучший способ помешать моему модему думать, что у него плохой прием.

Одна мысль, которую я имел, состояла в том, чтобы обрезать коаксиальный кабель антенны и припаять резистор между gnd кожухом и центральным проводником. Будет ли это работать? Какой размер резистора будет иметь смысл? Вероятно, довольно низкое значение резистора (скажем, 50 Ом?)

Я запутался, почему модем все еще может подключаться даже без антенны. Я думал, что во время нормальной работы модем должен закорачивать землю и центральный проводник, когда он передает (следовательно, большой ток, связанный с разрывом передачи).

В обычных условиях короткое местоположение внутри антенны? Если это так, не будет ли центральный проводник коаксиального кабеля всегда иметь потенциал земли (т.е. во время приема)?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Спасибо за ответы. У меня на столе большая металлическая коробка, готовая к установке DUT (спасибо за эту аббревиатуру @Ali Chen) завтра!

Чтобы «симулировать» более слабый прием сот, вы можете использовать РЧ-аттенюаторы между вашей платой и антенной. Они состоят из множества сопротивлений, создающих сеть, которая очень предсказуемо ослабляет РЧ-мощность, как в RX, так и в TX, сохраняя РЧ-импеданс предполагаемого сигнала, видимый с модема и антенны. У них ограниченная мощность.

Не запускайте модем с открытым или короткозамкнутым РЧ-выходом. РЧ усилителю это совсем не понравится.

Маленькие аттенюаторы со штекерами SMA обычно стоят около 10-20 евро ( https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=VAT-3%2B ). SARA-U260 может излучать максимум 33 дБм (2 Вт), в среднем меньше. Начните рассеивать большую часть мощности с помощью аттенюатора 2 или 3 дБ (номиналом 1 Вт), подключенного со стороны модема, а затем вы можете добавить дополнительные аттенюаторы, чтобы еще больше снизить мощность и, наконец, подключить антенну. Системы без антенн могут вести себя беспорядочно, и аттенюаторы не являются хорошей заменой антеннам.

Для больших затуханий (я бы сказал, более 40 дБ затухания) стековые аттенюаторы не являются решением, поскольку некоторая РЧ-мощность всегда просачивается внутрь и из модема другими способами, помимо порта антенны (небольшие участки РЧ-трассы на вашей печатной плате, мощность поставка и т. д.). Затем вам понадобится экранированная коробка RF (например, http://www.jretest.com/jre-0709-P.htm ) с некоторыми аттенюаторами внутри коробки и некоторыми аттенюаторами вне коробки. Ваш модем находится внутри коробки, ваша антенна находится снаружи, а коробка оснащена радиочастотными разъемами для контролируемого ввода и вывода сигналов из коробки.

Если у вас есть бюджет, полдюжины фиксированных аттенюаторов, экранированная коробка и переменный аттенюатор (например, https://www.aliexpress.com/item/2Watt-0-90dB-Coaxial-Adjustable-Key- Press-NKK-RF-step-Attenuator-Stepping-DC-to / 32779942411.html ) может быть очень удобным для моделирования динамических условий РЧ контролируемым образом.

Если плохой прием вызван близкими источниками помех, вам потребуется генератор РЧ-сигналов (плюс РЧ-тройник и, возможно, изолирующая коробка) для эмуляции этой проблемы. Это не дешево.

Обычно тестирование и отладка WWLAN выполняется в клетках с электромагнитным экранированием в лабораториях, когда внешние сигналы вышки (или локальные ретрансляторы / ретрансляторы 3G-4G) слишком сильны. Тесты обычно проводятся с помощью специальных инструментов, таких как тестер Agilent LTE , который обладает всеми возможностями для изменения уровня сигнала и имитации слабого приема. В обычном режиме тестер LTE подключается вместо антенны на тестируемом устройстве (DUT), минуя собственные антенны DUT. В качестве альтернативы, вы можете подключить простую однонаправленную антенну прямо к выходу тестера LTE и использовать антенну DUT natve, но тогда вам нужно будет контролировать расстояние и выполнять повторную калибровку радиочастотного канала.

Имейте в виду, что проблема может быть не в вашем программном обеспечении / прошивке, а в аппаратном обеспечении. Беспроводные устройства обычно используют Automated Gain Control не только в канале приемника, но и в канале передатчика. Когда прием слабый, проверяемое устройство по праву будет считать, что оно находится далеко от вышки сотовой связи, и поэтому ДОЛЖНО использовать более высокую мощность передачи. Мощность импульсов передачи может составлять до 1-5 Вт, что будет влиять на компоновку платы, и, если конструкция печатной платы выполнена плохо, это может нарушить все другие функции проверяемого устройства, все другие датчики и т. Д.

РФ сложно.

Я не стал бы связываться с антенной, я думаю, что продукт должен быть протестирован в окончательной конфигурации. Причина этого проста: когда прием действительно плохой, ваш передатчик увеличит свою мощность до своего максимального значения, и вы будете заинтересованы в том, чтобы знать, будут ли (довольно огромные) радиочастотные сигналы, которые он запускает, испортить ваш микро, поврежденный Ваши аналоговые датчики или любые другие чёрные магические радиочастотные сигналы могут использоваться в невинных цепях наблюдателей.

С точки зрения микросхем на вашей печатной плате, ваш GSM-модуль, вырабатывающий несколько ватт радиочастот, похож на мини-ядерную бомбу ... более чем достаточно для любого помешателя.

Вы действительно, действительно хотите проверить это, и изменение антенны для более низкой эффективности НЕ достигнет этого!

Я предлагаю поместить весь продукт в клетку Фарадея, например, в микроволновую печь, скороварку или что-то в этом роде:

Также доступно в прозрачном ...

Теперь, если вы проведете провода через свою клетку Фарадея, тогда РЧ сработает на них, и вам нужно будет использовать правильные проходные фильтры, и, в основном, «Делайте это правильно», что, я думаю, не в этом.

Как альтернативное решение: сделать тест в подвале вашего здания.

Плохой прием может происходить не только от слабого сигнала, но и от расстояния до вышки сотовой связи.

Особенно GSM предназначен только для прохождения около 35 км. В противном случае «опережение синхронизации» между отправителем и получателем РЧ-сигнала будет слишком большим для используемого протокола.

См. Https://en.wikipedia.org/wiki/GSM и другие ресурсы для получения дополнительной информации об этом.

Это трудно моделировать без надлежащего оборудования. Вы, вероятно, должны нанять лабораторию для этого. Крупные телекоммуникационные компании имеют такие возможности тестирования.

Некоторые возможности:

1. Подключите антенну к фиктивной нагрузке
2. Используйте шаговый аттенюатор между антенной и радио, используя двойной экранированный коаксиальный кабель.
3. Проводите свои эксперименты в экранированной комнате / корпусе

Обратите внимание, что правильный аттенюатор не является простым резистором. Он состоит из резистивной площадки, которая имеет входы и выходы с согласованным сопротивлением. Посмотрите вверх резистивный аттенюатор T pad. Большинство из них указаны в дБ ослабления. Ступенчатые версии с затуханием> 100 дБ легко доступны в качестве лабораторных принадлежностей. Используйте их с двойным или четырехугольным экранированным коаксиальным кабелем, чтобы уменьшить пути утечки.

В полевых испытаниях ваше устройство зависит от экологических (технически географических?) Проблем, а не от самих устройств. Так почему бы просто не изолировать устройство от некоторой физической блокировки, такой как стены или металлические ящики (из ответов выше).

В некоторых зданиях встроены телефонные антенны (как вы их называете), так что, возможно, опробуйте ваше устройство где-нибудь еще?