手机放大器概述

　　傲阳电子涉足手机放大器的研究和制作也有一些年头了，这期间作了不少实验，积累了一些成功的和失败的经验，也编写了一些很分散的相关资料。如今，这一系列器材做得已经比较成熟了，特撰此页将资料提供给对此有兴趣的朋友们参考。

　　手机放大器的作用与原理

　　所谓手机放大器，并非指安装上这种器材在原地就能改善通信效果，手机信号单单经过放大是不能改善信号质量的。信号质量，在很大程度上取绝于信噪比，信噪比指标是不可能通过简单的放大来改善的，因为在放大有用信号的同时，噪声信号也得到了同样的放大。

　　改善信号质量有两个途径，一个是主要的，就是尽可能提高天线在空中拾取到的信号能量，另一个是次要的，就是尽可能压低系统噪声。之所以将压低系统噪声放在次要的地位，是因为压低系统噪声非常困难，很不现实。所以，提高信号质量最有效的途径是设法提高天线的输出。但是，天线的输出取决于信号场强，只要手机天线所处的位置确定，那么，无论用什么方法来改善信号质量所起的作用都是很有限的。

　　信号不好时，手机用户往往会拿着手机按照手机上面的信号指示到处找信号，这是很有效的办法，但是很不方便，因为信号比较好的位置不一定是手机使用者能够常呆的地方。所以，选一付高增益天线，架设到信号尽可能好的地方，然后将天线用射频同轴电缆连接到手机使用者常呆的地方并连接手机，这样，在没有信号的地方使用手机就成为可能的了。

　　上述方法肯定是非常有效的，但是有很多不便。其一是手机拖一条电缆使用很难让人接受，其二是很多手机没有外接天线的插口。即便是有插口，也不一定能够买到配套的插头，所以，要想方便地利用高增益天线接收到的较高质量的信号，必须解决高增益天线与手机无线连接的问题。

　　若是高增益天线能够安装在很近的强信号处，如大城市的地下室，内部几乎没有信号，而外面不远就可以找到很强的信号，那么用下图示意的方式就能解决问题。

　　将高增益天线架设到外面强信号处，用几米长的射频同轴电缆引入无信号的室内，在终端接一个小天线，将手机靠近小天线，就可以在无信号的室内实现可靠地通信。

　　但是，上述只是一种比较极端的情况，更多的场合是没有这么好的条件的，往往需要在十米二十米以外才能找到强信号，这时，用这种简单的方法就不能奏效了。因为在９００ＭＨｚ频段，电缆的损耗是比较大的，而小天线与手机之间的信号传输也有不小的衰减量，这样高增益天线和手机之间无法实现有效地传输，当然也就无法通信了。解决的办法是在传输途径中插入放大器来弥补传输损耗，如下图所示。

　　实践证明，插入一个２０分贝的放大器，即便是需要２０－３０米长的电缆，这种装置也还是很有效的，只要是高增益天线所安装的位置信号足够强，手机距离小天线１－２米，即可显示较强的信号。但是，这样的装置是无法实现通信的，因为手机通信要靠两个传输通道，一个是上行通道，用来发话和应答基站指令，另一个是下行通道，用来接受基站指令和接听电话，这两个通道缺一不可，假如只有上图所示的下行通道，虽然可以很好地接收到基站发来的相关指令，但是没有上行通道手机无法应答，系统不会接通通信链路，整个通信就不可能实现。所以，必须在上图所示的装置中在增加一个传输通道，通信才能实现，如下图所示。

　　不要指望用两支室外天线、两个室内天线、两个放大器组成上图的系统就能工作，实际上是行不通的。因为两个放大器都有二十几分贝的增益，而两个放大器等效于通过１０－３０米的射频同轴电缆、两对天线之间的耦合而首尾相接，两个放大器的总增益在五十分倍以上，大大超过无形通路之间的传输损耗，必然自激，不可能工作。所以，放大器一定要具有很好的选频特性，即上行信号放大器只允许上行信号通过，而下行信号放大器只允许下行信号通过，这样，系统就可以稳定地工作了。

　　实用中，像图中所示的结构，两个室外高增益天线安装起来很不方便，所以常规的手机信号放大器应该是下图所示的结构，一支高增益室外天线，既是下行信号的接收天线，又是上行信号的发射天线。

　　总之，上述系统的主要功能是将某处的好信号搬移到所需位置，手机信号放大器的作用就是弥补架设于强信号处的高增益室外天线与处于室内弱（无）信号处的手机之间的传输损耗。不要期望在室内弱信号区安装这套系统来改善信号质量，徒劳的。

最简单的实用型手机信号放大器（ＡＹ－９０２简易型）

　　最简单的实用型手机放大器结构如上图所示，由两个选频放大器构成，一个放大上行信号，增益２０分贝以上；另一个放大下行信号，增益不低于２５分贝，电原理图如下。

　　图中可见，上下行信号放大器是不对等的，原因是这两个放大器的负担不同。尽管手机需要接收的信号在基站传来的下行信号信号中所占比例极小，但是几乎不可能只放大所需信号，无论有用无用，只要是基站的下行信号放大器，必须需全部放大，因此下行信号放大器需要具有较大的动态范围，否则很难保证放大以后的信号质量。而上行信号放大器则不同，它几乎只放大特定的手机发射的较强的信号，毫无信号交调变坏之忧，所以用两个３３５５便足以胜任。

　　这款手机信号放大器的型号为ＡＹ－９０２型，ＡＹ－９０２Ａ型适用于９００ＭＨｚ频段ＧＳＭ手机，上行频率８９０－９１５ＭＨｚ，下行频率９３５－９６０ＭＨｚ。ＡＹ－９０２Ｂ型适用于８００ＭＨｚ频段ＣＤＭＡ手机，上行频率８２４－８４９ＭＨｚ，下行频率８６９－８９４ＭＨｚ。另外，我国个别地区的ＣＤＭＡ不使用８００ＭＨｚ频段，特别提请注意。

　　这款机型能力比较小，主要用于避免漏接重要来电和无线上网。当室外天线安装于中等以上信号强度处，天线与主机之间的射频同轴电缆不大于１０米时，在距主机１－２米处使用手机还是很可靠的；若是用来无线上网，将调制解调器（无线猫）的天线靠近主机即可。当近处找不到较强的信号时，有可能需要将射频同轴电缆延长至２０－３０米，此时用于上网效果尚可，用于手机通信则十分不便，因为手机要靠近主机才有效果。在这种情况下，建议使用下面介绍的标准型家用手机信号放大器。

普通型家用手机信号放大器（ＡＹ－９０１标准型）

　　简易型手机信号放大器的能力有限，在很多场合不能满足使用者的要求，一是电缆不能太长（不宜超过１０米），二是主机辐射范围很小，不能有效覆盖较大的房间，此时可选用标准型。ＡＹ－９０１标准型手机信号放大器的电缆长度可延长至２０－３０米，下行信号放大器总增益５０分贝以上，当室外天线所安装的位置具有中等以上信号强度时，主机有效辐射半径５米以上，很容易满足较大房间的信号覆盖要求。

　　当信号电缆延长至２０－３０米时，对信号的衰减量将是一个不容忽视的数值，假如室外天线接收到的下行信号经电缆传输２０－３０米以后在进行放大发射，必定大大降低信号质量。所以，ＡＹ－９０１标准型手机信号放大器组成的系统采用下图所示结构。

　　由图可见，９０１型手机信号放大器分室内和室外两部分，室内部分和９０２型结构相似，外形相同，但是输出能力不同，因为９０１型要覆盖较大的范围，必须具有一定的输出能力，所以下行信号放大器要有更大的输出能力才行。另外，输入端带电，不能直接连接天线。放大器分为室内室外两部分的优势有二，一是不易自激，即便是获取较高的增益也能稳定工作，即便是没有经验也有可能安装成功；二是，经天线接收到的下行信号先放大后传输，不会明显降低信号质量。室外放大器的电路结构也与室内放大器相似，但是增益较高，三级放大增益３０分贝以上。另外，室外安装需要防雨，采用防雨型机壳制作。还有，室外放大器所需电源也由与室内放大器相连接的射频同轴电缆同线馈送。室外部分安装好的实物见下图（点击图片可看大图）。

　　由于这款手机信号放大器的要求具有一定的服务范围，下行部分总增益达５０分贝以上，所以具有一定的安装难度，主要难点体现在室内外天线的选址较为苛刻，必须保证室内天线发射的能量尽可能少为室外天线接收，应该尽可能利用现场的建筑等地形将其隔离。通常，室内部分与室外部分相隔得越远，安装越容易，但是由于连接电缆也越长，损耗也越大，位于室内的主机有效辐射范围也越小。上行信号增益相对较低，安装的成败主要取决于下行信号的室内外天线隔离。为降低系统造价以适合家用，室外部分采用两支相互独立的高增益八木天线，分别接收下行信号和发射上行信号。

加强型家用手机信号放大器（ＡＹ－９０３型）

　　在一些特殊情况下，ＡＹ－９０１型标准家用手机信号放大器无法满足用户的要求，例如在山区，并非一出门就能找到强信号的所在位置，有时可能要向山坡上爬几十米才能找到可用信号，当室外机通过几十米射频电缆将信号传输至室内时，将会有较大的衰减，造成室内覆盖范围很小，失去使用手机信号放大器的意义。

　　为此，我们又推出了这款ＡＹ－９０３型家用手机信号放大器，称作家用手机信号放大器的加强型。

　　这款产品的室外机与９０１型的完全相同，所不同的是室内机增益提高了２０分贝，当然尺寸也大了许多。由于采用ＡＹ－９０３机组成的系统总增益达到７０分贝，安装难度也增加了不少，所以这一款放大器只适合在特定的场合使用。

　　第一种情况是在使用手机的现场距离可用信号较远（５０米以上）时，为了弥补电缆传输损耗而采用这一款机器。在这种情况下靠放大器增益来弥补电缆对信号的衰减是主要目的，主机的覆盖范围并不一定能够增加。

　　第二种情况是在使用手机的现场与外部信号隔离度比较大时，可用这款机器来扩大主机的覆盖范围，例如，没有手机信号的地下室就是典型的这种场合。在这种情况下，可以将扩大主机的覆盖范围作为使用该系统的更为主要的目的。

　　由于这一系统的总增益很高，安装的难点在于内外隔离度要求更高，非专业人员难以安装成功，不推荐非专业用户自己安装使用。