Antény, plíšky schované v mobilu

Dnes se podíváme pod povrch. Co se vlastně stalo s anténkami mobilů, kam zmizely a čím současné telefony vysílají?

U nejstarších mobilů GSM byly antény umístěné výhradně vně telefonu. Tehdy to tolik nevadilo, protože telefony byly samy o sobě tak velké, že se ocásek antény ztratil. Jak šel ale technický pokrok kupředu, průměrné rozměry telefonů se rychle zmenšovaly. A výrobci v honbě za zákazníkem začali soupeřit o nejmenší navržený telefon.

Klepněte pro větší obrázek
Článek vyšel v časopisu Mobility 08/07

Jenže kmitočtová pásma systému GSM zůstala pořád stejná a antény se tedy zmenšovat nedaly. Najednou tak začala čnící anténa na menším a menším pouzdru telefonu vadit. Designéři problém vyřešili vestavěním antény dovnitř pouzdra telefonu – tedy integrovanou anténou. Jako jeden z prvních mobilů s integrovanou anténou se představila na jaře 1999 Nokia 3210. Dnes už tvoří mobily s tímto typem antény drtivou většinu produkce a vnější anténa se tu a tam objeví snad už jen u některého véčka, převážně z asijské produkce.

Antény umístěné vně telefonu mají vždy délku přibližně tři centimetry. Tato délka se získala výpočtem a měřením vlastností antén na kmitočtech systému GSM. Z pouzdra telefonu ale obvykle ční jen část celé antény, délka se počítá až od místa připojení antény k obvodu. Výjimkou jsou teleskopické antény, které mají proměnlivou délku. Vnější antény mívají jmenovitou impedanci 50 ohmů a směr jejich největšího vyzařování je v rovině kolmé na osu antény. Mezi jejich výhody patří především snadnost zpracování, jednoduchá instalace a výměna bez nutnosti zásahu do plošného spoje telefonu a z toho plynoucí cena. Uživatelé velmi malých mobilů uvádějí i snadnější nahmatání mobilu s anténkou v kapse. U teleskopických antén jsou to pak hlavně velmi dobré elektrické parametry. Hlavní nevýhody jsou nasnadě: vnější anténa zvětšuje celkovou dálku telefonu, někdy překáží a může rušit design.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Běžný způsob připojení vyčnívající antény u starších mobilů

Služebně výrazně mladší integrované antény mohou mít na rozdíl od těch vnějších velice různorodou podobu. Co do technologie zpracování lze rozlišit několik základních typů. Nejběžněji mívají podobu různě tvarovaného plíšku. Příkladem mohou být integrované antény mobilů Sony Ericsson K750i nebo Nokia 6800, které jsou na obrázcích. Mezi integrovanými anténami je tento typ nejrozšířenější. Jeho silné stránky tkví v nízké ceně a technologicky snadné výrobě. Plíšky se upevňují k plastovým nosičům či k samotnému pouzdru mobilu pomocí zatavených plastových trnů.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Aténa Sony Ericssonu K750i je tvořena tenkým plíškem
Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Anténa Nokie 6800

Druhým typem mohou být antény s obrazcem vyraženým z kovové fólie. Jak lze snadno odtušit, takové antény jsou náročnější na zhotovení a tím i dražší, ale disponují také řadou výhod. Obrazec na nich může být oproti těm plechovým složitější. Navíc je fólie tenká a tvarově přizpůsobivá a snadno tak kopíruje tvar pouzdra telefonu. Tím se hodí pro malé a tvarově extravagantní mobily. Co do vlastností velmi podobná je technologie vyleptávání obrazce do pokoveného filmu. Příkladem je GSM anténa ve vystřelovacím vajíčku Motorola V80.

Vestavěné antény jsou oproti těm vnějším září převážně do dvou směrů, a to dopředu a dozadu. Bývají také navrženy na impedanci 50 ohmů. Nejčastěji bývají ploché, aby se daly snadno zakomponovat do mobilního telefonu, ale jsou i výjimky. Jednou z nich může být pozlacená drátová vestavěná anténa ultratenké Motoroly Razr na obrázku. Kompromisem mezi vnější a integrovanou anténou je řešit anténu jako ouško na horní straně mobilu. Použil je třeba Siemens ve svých modelech řady CF. Takováto vnější anténa sice telefon zvětší, ale mobil působí kompaktně a ještě k tomu jde hrazdička použít pro upevnění poutka.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek 
Detail antény tvořené pozlaceným drátem (Motorola Razr V3)

Výhradně jako integrované se řeší v mobilech malé anténky pro rádiové rozhraní bluetooth. Příkladem je třeba anténka v Sony Ericssonu K750i, která je v podobě úzkého plíšku vedle antény pro GSM. Zajímavostí je anténa bluetooth u Motoroly V80. Zatímco anténa pro GSM je leptaná fólie, anténka pro bluetooth je řešená jako plechový výlisek. Na obrázku je také jedna z prvních integrovaných antén – Nokia 3210. Ploché integrované antény jsou pochopitelně navrženy pro práci ve dvou či třech pásmech systému GSM. Speciální integrované antény pak majítakový tvar, aby zvládly kromě GSM rovnou i komunikaci v systému GPS nebo 3G.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Prvním mobilem s integrovanou anténou byla Nokia 3210

Aby mobil více blikal

Při rejdění internetovými obchody s příslušenstvím pro mobily lze také narazit na spoustu prazvláštních věciček pro mobily. K vidění jsou například blikací samolepky, které umí upozornit na příchozí hovor nebo třeba SMS. Samolepky mohou mít mnoho různých tvarů a podob, jejich instalace je velmi jednoduchá: stačí je nalepit na mobilní telefon.

Jakmile se na telefon opatřený blikací samolepkou pokouší někdo dovolat, samolepka to zaznamená a zareaguje blikáním. Dokonce se rozbliká o několik málo sekund dřív, než mobil příchozí hovor ohlásí. To proto, že před vlastním sestavením hovoru probíhá nejprve mezi sítí GSM a telefonem krátká výměna různých servisních informací. Podobně je tomu i při volání z mobilu a stejně tak i při příchodu či odesílání SMS. Pokud máte před očima telefon opatřený samolepkou, můžete na události reagovat ještě o několik sekund dříve, než vás mobil upozorní.

Další zajímavostí těchto blikacích upozorňovačů (v angličtině se označují nejčastěji jako Flashing Stickers) je fakt, že neobsahují baterii a nečerpají ani z baterie mobilního telefonu. Jsou totiž napájeny bezdrátově z antény mobilu. Samolepky využívají toho, že pokud mobil žádá nebo je žádán o nějakou službu, ať už jde o hovor nebo třeba SMS, komunikuje velmi intenzivně se sítí GSM. Vysílá při tom elektromagnetické vlny mnohem silněji a s větší četností, než v klidovém stavu. Uvnitř samolepky je miniaturní anténa, která zachycuje záření antény mobilního telefonu. Může to být např. drátová smyčka nebo obrazec v mikropáskovém provedení. Na anténu je obvykle napojen detektor a jednoduchý kmitavý obvod, který způsobuje blikání. Blikacích diod může být na samolepce i více než deset.

Protože blikací samolepky využívají energii, kterou vyzáří mobilní telefon, je logicky žádoucí umístit samolepku co nejblíže anténě. Pro indikátory jsou nejvhodnější mobily s integrovanou anténou, protože nalepením na zadní stranu telefonu je samolepka umístěna přímo v poli záření. Složitější je to s telefony s vnější anténou, kdy samolepka na zadní straně leží trochu mimo. Majitelé telefonů s vnější anténou mohou ale využít blikací návleky. Ty využívají stejného principu jako samolepky, ale s tím rozdílem, že obklopují celou anténu a tím mohou zachytit mnohem větší část energie záření mobilního telefonu.

Jenže jakýkoli vodivý předmět umístěný do pole záření antény způsobuje jeho deformaci, popř. částečné odstínění. A pro obvod, který větší či menší část energie antény odčerpává pro svou vlastní potřebu, to samozřejmě platí také. Naštěstí ale vliv blikacích indikátorů není nijak kritický a ve většině případů by neměl výrazněji ovlivnit funkci telefonu. Zvláště pak pokud uvážíme, že při teoretickém předpokladu ideálně všesměrového vysílání vnější antény mobilního telefonu je stejně většina energie vyzářena do okolního prostoru jaksi „zbytečně“. Pokud se vám tedy zdá, že váš telefon při příchozím hovoru nebo SMS málo bliká, můžete si jej vylepšit.

Zesilovač za pár babek

V souvislosti s anténami zmiňme ještě další přístroj, anglicky označovaný antenna booster, tedy anténní zesilovač. Jedná se o plastové destičky, na nichž je vytištěn vodivý klikatý a všemožně zakroucený hieroglyf podobný plošnému spoji. Nejčastěji najdeme obdélníkové zesilovače, ale najdou se občas i oválné či kulaté. Jejich cena je řádově několik dolarů. Instalace obnáší jen pár jednoduchých kroků. Stačí vyjmout baterii, očistitprostor pod ní a na něj pak pomocí samolepky připevnit destičku. Pak už stačí baterii vrátit nazpět do mobilního telefonu a instalace tohoto anténního zesilovače je hotova.

Klepněte pro větší obrázek 
Efekt miniaturního pasivního zesilovače je diskutabilní

Jak už je jasné z konstrukce vlastního zesilovače, jedná se v podstatě o pasivní mikropáskovou anténu. Anténa funguje jako přídavný zářič, který je napájen elektromagnetickým polem standardní vestavěné antény. Zesilovač – lze-li tak tento prvek vůbec s čistým svědomím označit – přijme signál z antény mobilního telefonu, a prostřednictvím vodivého obrazce jej opět vyzáří do okolí.

Díky tvaru obrazce se zachycená energie vyzáří do okolí s větší efektivitou a více směrově, než je tomu např. u klasické externí dipólové antény. Díky tomu lze za určitých podmínek dosáhnout mírně lepší kvality příjmu. Tento antenna booster funguje v principu podobně jako externí antény, které se připojují k mobilnímu telefonu pomocí konektoru. Klasická externí anténa je ale napájena kabelem, zatímco tato mikropásková anténa je napájena bezdrátově, pouze signálem vyzářeným z klasické vestavěné antény.

Umístění destičky právě pod baterii mobilu ale není příliš šťastné. To proto, že dipólová anténa vyzařuje signál všesměrově a k tomu ještě nejvíce ve směru kolmém na osu antény. Proto by bylo jistě efektivnější instalovat tuto přídavnou mikropáskovou anténu přímo do hlavního směru záření. Jiné by to bylo třeba u mobilu s integrovanou anténou. Tam by bylo možné zachytit a dále distribuovat do okolí větší díl elektromagnetické energie.

Výrobci i dodavatelé svorně tají podrobnosti, jak velkého zlepšení kvality signálu lze s těmito přídavnými anténami dosáhnout. Je ale víc než jasné, že od tohoto pasivního prvku žádné velké zázraky čekat nelze. Někde můžeme najít údaje o tom, že zlepšení signálu může být až 50 %. Kvůli směrovosti této přídavné antény záleží velice na vzájemné poloze mobilního telefonu a základnové stanice, s níž mobil právě udržuje kontakt. Úroveň signálu je tedy velmi proměnlivá a těžko říci, zda je tak výrazné zlepšení úrovně signálu vůbec reálné.

Otázkou je ovšem i legalita používání takovýchto pomůcek pro zlepšení signálu. Výrobci a prodejci těchto zařízení proto upozorňují na použití mimo území USA a Kanady. Pravděpodobně ale stejně mnoho povyku v kancelářích Českých radiokomunikací nenaděláte, protože žádného opravdu zásadního zesílení signálu vašeho mobilu s touto pasivní anténou pod baterií docílit nelze.

Opravdové zesilovače a externí antény

Na trhu jsou ale dostupné i opravdové aktivní zesilovače, což je ale už docela jiná kategorie. Dovedou zlepšit úroveň signálu z hodnoty 250 mW třeba až na 3W. Regule v našich zeměpisných šířkách ale běžnému uživateli používání podobných produktů zakazují. Důvod je jasný: nepřiměřeně silný signál by rušil provoz v okolních buňkách.

Klepněte pro větší obrázek 
Zesilovač sihnálu značky Wilson

Zlepšit příjem signálu mobilu legální cestou lze za použití externí antény. Ta se připojí prostřednictvím kabelu k tomu určenému konektoru, pokud jej tedy telefon obsahuje. Externí antény se používají pro zlepšení úrovně signálu GSM o 3dB, 5dB, 7dB, ale třeba až o 12 dB tam, kde se ho běžně nedostává. Připevňují se na okna a parapety domů, nebo třeba na střechy automobilů pomocí magnetu, samolepek nebo klipů. Provedení může být ve formě klasického prutu, kulatého terče nebo třeba aerodynamické žraločí ploutve. Výjimkou nejsou ani kombinované antény určené pro GSM a satelitní systém GPS současně. Typické využití externích antén je ale především u modemů pro připojení k PC. Těžko uvidíte na ulici telefonistu s mobilem, který třímá v napřažené ruce externí anténu. Antén je mezi příslušenstvím k mobilům nepřeberné množství, důležité ale je pečlivě si při výběru externí antény ověřit, zda je tato pro použití v tuzemsku homologována. Mohlo by se totiž snadno stát, že byste se neúmyslně nezařadili mezi radiokomunikační zločince.

Témata článku: Ostatní, Motorola Razr, Motorola Razr V3, Motorola V80, Nokia 3210, Nokia 6800, Sony Ericsson K750i, Vestavěná anténa, Plastový trn, Okolní prostor, Druhý typ, Typické využití, Ant, Mobil, Základní typ, Vnější anténa