Mensimulasikan penerimaan telepon seluler yang buruk di lab

Saat ini saya sedang mengembangkan perangkat internet yang menggunakan modem uBlox SARA-U260 gsm / 3G.

Dalam pengujian lapangan, kami memiliki masalah perangkat lunak / firmware yang signifikan karena penerimaan telepon seluler yang buruk dalam penyebaran kami di Afrika sub-Sahara.

Saya mengalami kesulitan menduplikasi masalah di lab karena penerimaan sel di sini terlalu bagus. Bahkan jika tidak ada antena yang terhubung ke modem, masih dapat terhubung ke internet jaringan sel!

Jadi, saya sedang mencari cara terbaik untuk menggagalkan modem saya agar berpikir modemnya buruk.

Satu pemikiran yang saya miliki adalah memotong kabel coax antena dan menyolder resistor antara kain kafan gnd dan konduktor tengah. Apakah ini akan berhasil? Berapa ukuran resistor yang masuk akal? Mungkin resistor bernilai cukup rendah (katakanlah 50 ohm?)

Saya bingung mengapa modem masih dapat terhubung meskipun tanpa antena. Saya berpikir bahwa selama operasi normal modem harus menyingkat konduktor ground dan center ketika sedang mentransmisikan (karena itu arus tinggi yang terkait dengan transmisi meledak).

Dalam keadaan normal, apakah lokasi pendek di dalam antena? Jika demikian, bukankah konduktor pusat dari coax selalu berada di potensial tanah (yaitu selama penerimaan)?

EDIT:

Terima kasih atas balasannya. Saya memiliki kotak logam besar yang duduk di meja saya siap untuk me-mount DUT (terima kasih untuk akronim @Ali Chen) besok!

Untuk "mensimulasikan" penerimaan sel yang lebih buruk, Anda dapat menggunakan attenuator RF antara papan Anda dan antena. Mereka terdiri dari beberapa kelipatan yang membangun jaringan yang akan menipiskan daya RF dengan sangat mudah ditebak, baik di RX dan TX, sambil mempertahankan penguat impedansi RF seperti yang terlihat dari modem dan antena. Mereka memiliki peringkat daya yang terbatas.

Jangan jalankan modem Anda dengan output RF-nya terbuka atau korsleting. Penguat RF tidak akan seperti itu, sama sekali.

Peredam kecil dengan colokan SMA biasanya berharga sekitar 10-20 € ( https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=VAT-3%2B ). SARA-U260 dapat memancarkan maksimum 33dBm (2W) puncak, kurang rata-rata. Mulai hilangkan sebagian besar daya dengan attenuator 2 atau 3dB (diberi peringkat untuk 1W) yang terhubung di sisi modem dan kemudian Anda dapat menambahkan lebih banyak attenuators untuk mengurangi daya lebih banyak lagi dan akhirnya pasang antena Anda. Sistem tanpa antena dapat berperilaku tidak menentu, dan attenuator bukan pengganti antena yang bagus.

Untuk pelemahan besar (> 40 dB pelemahan, saya akan mengatakan) menumpuk attenuator bukan solusi karena beberapa daya RF selalu bocor masuk dan keluar dari modem dengan cara selain port antena (bagian kecil dari jejak RF pada PCB Anda, daya persediaan, dll). Kemudian, Anda memerlukan kotak berpelindung RF (seperti http://www.jretest.com/jre-0709-P.htm ) dengan beberapa attenuators di dalam kotak, dan beberapa attenuators di luar kotak. Modem Anda diletakkan di dalam kotak, antena Anda tetap di luar, dan kotak itu dilengkapi dengan konektor RF untuk membawa sinyal masuk dan keluar dari kotak dengan cara yang terkendali.

Jika Anda memiliki anggaran untuk itu, setengah lusin attenuator tetap, kotak berpelindung, dan attenuator variabel (mis. Https://www.aliexpress.com/item/2Watt-0-90dB-Coaxial-Adjustable-Key- Tekan-NKK-RF-step-Attenuator-Stepping-DC-to / 32779942411.html ) bisa sangat nyaman untuk mensimulasikan kondisi RF dinamis dengan cara yang terkontrol.

Jika penerimaan yang buruk disebabkan oleh sumber interferensi terdekat, Anda akan memerlukan generator sinyal RF (plus "tee" RF dan mungkin kotak isolasi) untuk meniru masalah itu. Ini tidak murah.

Biasanya, pengujian dan debug WWLAN dilakukan di dalam kandang yang terlindung secara elektromagnetik di laboratorium ketika sinyal menara eksternal (atau repeater / re-penerjemah 3G-4G lokal) terlalu kuat. Tes biasanya dilakukan dengan instrumen khusus seperti Agilent LTE tester , yang memiliki semua kemampuan untuk mengubah level sinyal dan mensimulasikan penerimaan lemah. Dalam operasi normal, tester LTE terhubung di tempat antena pada Device Under Test (DUT), melewati antena DUT sendiri. Sebagai alternatif, Anda dapat menghubungkan antena directional sederhana langsung ke output LTE Tester, dan menggunakan antena DUT natve, tetapi kemudian Anda perlu mengontrol jarak dan melakukan kalibrasi ulang saluran RF.

Ingatlah bahwa masalahnya mungkin bukan pada perangkat lunak / firmware Anda, tetapi di HARDWARE. Perangkat nirkabel biasanya menggunakan Kontrol Penguatan Otomatis tidak hanya di saluran penerima, tetapi juga di saluran pemancar. Ketika penerimaan lemah, DUT seharusnya mengasumsikan bahwa jauh dari menara sel, dan karena itu HARUS menggunakan daya pancar yang lebih tinggi. Kekuatan semburan transmisi dapat mencapai 1-5 W, yang akan mengganggu tata letak papan, dan jika desain PCB dilakukan dengan buruk, itu dapat mengganggu semua fungsi DUT lainnya, semua sensor lainnya, dll.

RF itu rumit.

Saya tidak akan main-main dengan antena, saya pikir produk harus diuji dalam konfigurasi finalnya. Alasannya sederhana: ketika penerimaan benar-benar buruk, pemancar Anda akan meningkatkan daya ke nilai maksimumnya, dan Anda AKAN tertarik untuk mengetahui apakah jumlah RF (yang agak besar) yang akan dihidupkan akan merusak mikro Anda, rusak sensor analog Anda, atau apa pun yang dapat dilakukan RF ilmu hitam lainnya pada sirkuit pengamat yang tidak bersalah.

Dari sudut pandang chip pada PCB Anda, modul GSM Anda mengeluarkan beberapa watt RF seperti nuklir mini ... jauh lebih dari cukup untuk setiap opamp go bonker.

Anda benar-benar ingin menguji untuk itu, dan memodifikasi antena untuk efisiensi yang lebih rendah TIDAK akan mencapainya!

Saya sarankan untuk meletakkan seluruh produk di dalam sangkar Faraday, seperti oven microwave, pressure cooker, atau sesuatu seperti itu:

Juga tersedia di tembus ...

Sekarang, jika Anda menjalankan kabel melalui sangkar Faraday Anda, maka RF akan menggunakan mereka, dan Anda harus menggunakan filter feedthrough yang tepat, dan pada dasarnya Do It Right, yang saya kira bukan itu intinya.

Sebagai solusi alternatif: lakukan tes di ruang bawah tanah gedung Anda.

Penerimaan yang buruk tidak hanya dapat berasal dari sinyal rendah, tetapi juga dari jarak ke menara sel.

Khususnya GSM hanya dirancang untuk menempuh jarak sekitar 35 km. Kalau tidak, "timing advance" antara pengirim dan penerima sinyal RF akan terlalu besar untuk protokol yang digunakan.

Lihat https://en.wikipedia.org/wiki/GSM dan sumber daya lainnya untuk informasi lebih lanjut tentang itu.

Ini sulit untuk disimulasikan tanpa peralatan yang tepat. Anda mungkin harus menyewa laboratorium untuk ini. Perusahaan telekomunikasi besar memiliki kemampuan pengujian seperti itu.

Beberapa kemungkinan:

1. Hubungkan antena ke beban tiruan
2. Gunakan attenuator langkah antara antena dan radio menggunakan coax berpelindung ganda
3. Lakukan percobaan Anda di ruang / kandang terlindung

Perhatikan bahwa attenuator yang tepat bukanlah resistor sederhana. Ini terdiri dari pad resistif yang memiliki impedansi input dan output yang cocok. Carilah atenuator resistif T pad. Sebagian besar ditentukan sebagai dB redaman. Versi bertahap dengan atenuasi> 100 dB sudah tersedia sebagai aksesori lab. Gunakan dengan coax terlindung ganda atau quad untuk mengurangi jalur kebocoran.

Dalam pengujian lapangan, perangkat Anda dipengaruhi oleh masalah lingkungan (secara teknis geografis?), Bukan masalah dengan perangkat itu sendiri. Jadi mengapa tidak mengisolasi perangkat dengan penyumbatan fisik seperti dinding atau kotak logam (dari balasan di atas).

Beberapa bangunan telah membangun antena telepon (apa pun namanya). Jadi mungkin coba perangkat Anda di tempat lain?