Simule la mala recepción del teléfono celular en el laboratorio

Actualmente estoy desarrollando un dispositivo de Internet de las cosas que utiliza un módem uBlox SARA-U260 gsm / 3G.

En las pruebas de campo, hemos tenido problemas importantes de software / firmware debido a la mala recepción del teléfono celular en nuestras implementaciones en África subsahariana.

Me cuesta mucho duplicar los problemas en el laboratorio porque la recepción de la celda aquí es demasiado buena. Incluso si no hay una antena conectada al módem, ¡aún puede conectarse a la red de Internet de la célula!

Por lo tanto, estoy buscando la mejor manera de evitar que mi módem piense que tiene una mala recepción.

Uno de los pensamientos que tuve fue cortar el cable coaxial de la antena y soldar una resistencia entre la cubierta gnd y el conductor central. ¿Funcionaría esto? ¿Qué tamaño de resistencia tendría sentido? Probablemente una resistencia de valor bastante bajo (¿digamos 50 ohmios?)

Estoy confundido acerca de por qué el módem aún puede conectarse incluso sin una antena. Pensé que durante la operación normal, el módem debe cortar el conductor de tierra y central cuando está transmitiendo (de ahí la alta corriente asociada con una ráfaga de transmisión).

En circunstancias normales, ¿es la ubicación corta dentro de la antena? Si es así, ¿no estaría el conductor central del cable coaxial siempre a potencial de tierra (es decir, durante la recepción)?

EDITAR:

Gracias por las respuestas ¡Tengo una gran caja de metal en mi escritorio lista para montar el DUT (gracias por ese acrónimo @Ali Chen) mañana!

Para "simular" una recepción celular más pobre, puede usar atenuadores de RF entre su placa y la antena. Se componen de múltiples resistencias que construyen una red que atenuará la potencia de RF de manera muy predecible, tanto en RX como en TX, mientras mantiene la impedancia de RF propuesta como se ve desde el módem y la antena. Tienen una potencia limitada.

No ejecute su módem con su salida de RF abierta o en cortocircuito. Al amplificador de RF no le gustará eso en absoluto.

Los atenuadores pequeños con enchufes SMA suelen costar alrededor de 10-20 € ( https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=VAT-3%2B ). El SARA-U260 puede irradiar un máximo de 33dBm (2W) pico, menos en promedio. Comience a disipar la mayor parte de la potencia con un atenuador de 2 o 3dB (clasificado para 1W) conectado en el lado del módem y luego puede agregar más atenuadores para disminuir aún más la potencia y finalmente enchufar su antena. Los sistemas sin antenas pueden comportarse de manera errática, y los atenuadores no son un gran sustituto de las antenas.

Para atenuaciones grandes (> 40 dB de atenuación, diría) apilar los atenuadores no es una solución, ya que parte de la potencia de RF siempre entra y sale del módem por otras vías que no sean el puerto de la antena (pequeñas secciones de traza de RF en su PCB, alimentación suministro, etc.) Luego, necesita una caja blindada de RF (como http://www.jretest.com/jre-0709-P.htm ) con algunos atenuadores dentro de la caja y algunos atenuadores fuera de la caja. Su módem se coloca dentro de la caja, su antena permanece afuera y la caja está equipada con conectores de RF para que las señales entren y salgan de la caja de manera controlada.

Si tiene un presupuesto para ello, media docena de atenuadores fijos, una caja blindada y un atenuador variable (p. Ej. Https://www.aliexpress.com/item/2Watt-0-90dB-Coaxial-Adjustable-Key- Press-NKK-RF-step-Attenuator-Stepping-DC-to / 32779942411.html ) puede ser muy conveniente para simular condiciones dinámicas de RF de forma controlada.

Si la mala recepción se debe a fuentes de interferencia cercanas, necesitará un generador de señal de RF (más un "tee" de RF y quizás una caja de aislamiento) para emular ese problema. Esto no es barato.

Normalmente, la prueba y depuración de WWLAN se realiza en jaulas con protección electromagnética en los laboratorios cuando las señales de torre externas (o repetidores / retraductores locales 3G-4G) son demasiado fuertes. Las pruebas generalmente se realizan con instrumentos especiales como el probador Agilent LTE , que tiene todas las capacidades para cambiar los niveles de señal y simular una recepción débil. En funcionamiento normal, el probador LTE está conectado en lugar de la antena en el Dispositivo bajo prueba (DUT), sin pasar por las propias antenas del DUT. Alternativamente, puede conectar una antena onmidireccional simple directamente a la salida del probador LTE y usar la antena nativa DUT, pero luego deberá controlar la distancia y recalibrar el canal de RF.

Tenga en cuenta que el problema podría no estar en su software / firmware, sino en HARDWARE. Los dispositivos inalámbricos normalmente usan el Control de ganancia automatizado no solo en el canal receptor, sino también en el canal transmisor. Cuando la recepción es débil, el DUT asumirá legítimamente que está lejos de la torre celular y, por lo tanto, DEBE usar una potencia de transmisión más alta. La potencia de las ráfagas de transmisión puede ser de hasta 1-5 W, lo que interferirá con el diseño de la placa, y si el diseño de la PCB se realiza mal, puede interrumpir todas las demás funciones DUT, todos los demás sensores, etc.

RF es complicado.

No me metería con la antena, creo que el producto debería probarse en su configuración final. La razón de esto es simple: cuando la recepción es realmente mala, su transmisor aumentará su potencia a su valor máximo, y USTED estará interesado en saber si las cantidades (bastante enormes) de RF que disparará harán que su micro se corrompa. sus sensores analógicos, o cualquier otra cosa que la magia negra de RF pueda hacer en circuitos inocentes.

Desde el punto de vista de los chips en su PCB, su módulo GSM que genera unos pocos vatios de RF es como una mini bomba nuclear ... mucho más que suficiente para cualquier loco que se vuelva loco.

¡Realmente quieres probar eso, y modificar la antena para lograr una menor eficiencia NO lo logrará!

Sugiero poner todo el producto dentro de una jaula de Faraday, como un horno de microondas, una olla a presión o algo así:

También disponible en transparente ...

Ahora, si pasa cables a través de su jaula de Faraday, entonces la RF se desplazará sobre ellos, y necesitará usar filtros de alimentación adecuados, y básicamente Hacerlo bien, lo que supongo que no es el punto.

Como solución alternativa: realice la prueba en el sótano de su edificio.

La mala recepción no solo puede provenir de una señal baja, sino también de la distancia a la torre celular.

Especialmente GSM solo está diseñado para recorrer más de 35 km. De lo contrario, el "avance de temporización" entre el emisor y el receptor de la señal de RF sería demasiado grande para el protocolo en uso.

Consulte https://en.wikipedia.org/wiki/GSM y otros recursos para obtener más información al respecto.

Esto es difícil de simular sin el equipo adecuado. Probablemente deberías contratar un laboratorio para esto. Las grandes compañías de telecomunicaciones tienen tales capacidades de prueba.

Algunas posibilidades:

1. Conecte la antena a una carga ficticia
2. Use un atenuador de paso entre la antena y la radio usando coaxial de doble blindaje
3. Realice sus experimentos en una sala / recinto blindado

Tenga en cuenta que un atenuador adecuado no es una simple resistencia. Consiste en una almohadilla resistiva que tiene entradas y salidas de impedancia coincidentes. Busque el atenuador resistivo T pad. La mayoría se especifican como dB de atenuación. Las versiones escalonadas con> 100 dB de atenuación están fácilmente disponibles como accesorios de laboratorio. Úselos con doble o cuádruple blindaje coaxial para reducir las rutas de fuga.

En las pruebas de campo, su dispositivo se ve afectado por problemas ambientales (¿técnicamente geográficos?), No por problemas con el dispositivo en sí. Entonces, ¿por qué no aislar el dispositivo con algún bloqueo físico, como paredes o cajas de metal (de las respuestas anteriores)?

Algunos edificios tienen antenas telefónicas incorporadas (como las llames). ¿Entonces quizás pruebes tu dispositivo en otro lugar?