Danas je nabavljen uređaj za pojačavanje GSM signala na GSM frekvencijskom opsegu 900 MHz (Uplink 890-915 MHz i Downlink 935-960 MHz) koji koriste 2G i ponegdje 3G mreže. Radi se o kineskom proizvodu vjerojatno negdje iz razdoblja oko 2010. godine, no ovaj i slični modeli su i danas dostupni na tržištu.
GSM repetitori ili GSM pojačala signala su uređaji namijenjeni za korištenje na područjima sa slabim GSM signalom, a osiguravaju pojačanje signala u zoni od oko 200 m². Uređaj radi kao i svaki drugi repetitor. Potrebno je instalirati dvije antene. Jednu usmjerenu antenu što većeg pojačanja koja se usmjeri prema GSM baznoj stanici sa koje se još može primiti slab signal i drugu neusmjerenu (omni-direkcionalnu) antenu koja će prekrivati područje u kojem se nalazimo sa svojim mobitelom.
Antena usmjerena prema baznoj stanici se obično instalira na povišeno mjesto (krov), a antena za mobitel bi trebala biti barem 10-15 metara udaljena od one za baznu stanicu, najbolje negdje unutar objekta tako da su između te dvije antene zidovi i slične prepreke. Naime, iako su Uplink i Downlink frekvencije pomaknute za najmanje 20 MHz u nekim slučajevima su moguće neželjene pojave uslijed međusobne interferencije GSM signala koje primaju i odašilju antene na baznoj stanici, repetitoru i mobitelu.
Što se tiče praktične upotrebe i efikasnosti GSM repetitora, oni prema ocjenama korisnika uglavnom funkcioniraju, odnosno poboljšavaju GSM komunikaciju u područjima sa slabim signalom te nisu zabilježene neke negativne pojave glede utjecaja na GSM mrežu. Naravno, činjenica je da ako se ovakav uređaj instalira primjerice u zgradi, gdje je na malom prostoru više GSM korisnika, onda će svi raditi preko tog repetitora jer isti ne može selektirati samo određeni mobitel.
Što se tiče zakonskih dozvola za instalaciju i upotrebu ovakvih uređaja, to je svakako zabranjeno i ne može se samostalno instalirati takav uređaj. Međutim, instalaciju repetitora može odobriti i izvršiti ovlaštena osoba (pružatelj GSM usluga), naravno ako uređaj zadovoljava propisane standarde (u smislu neželjenih emisija, potiskivanja intermodulacije, pojačanja izvan pojasa i slično) i ako za to postoje drugi uvjeti. Ukratko, čak i ako nabavite repetitor koji zadovoljava sve propisane standarde, isti ne smijete samostalno instalirati i pustiti u rad bez dozvole pružatelja GSM usluga.
Prema šturim (i ne uvijek istim) podacima koji se daju za naš konkretni repetitor TH-950GSM, pojačanje signala je 50-55 dB, a maksimalna izlazna snaga 27 dBm (500 mW). Inače, za mobitele koji rade na GSM mreži 850/900 MHz maksimalna dozvoljena vršna snaga je 2 W (33 dBm) no s obzirom da GSM komunikacija koristi TDMA modulaciju to onda znači srednju snagu od 250 mW. Ovdje je sada teško znati koju (maksimalnu) snagu navode podaci za naš repetitor, no činjenica je da efektivni dobitak repetitora nije toliko u izlaznoj snazi odašiljanja (izlaznom pojačalu), koliko u anteni velikog pojačanja usmjerenoj točno prema baznoj stanici.
Danas možete kupiti GSM repetitore za praktično sve GSM frekvencije, a cijena im je u rasponu 35-100 eura, ovisno o tome koje GSM frekvencije repetitor podržava i uz kakve antene i drugu opremu se isporučuje.
GSM repetitor TH-950GSM se bazira na MMIC hibridnim pojačalima (Monolithic Microwave Integrated Circuit). Šest takvih pojačala je serijski vezano za Uplink (TX) i šest za Downlink (RX). Najbolje je nacrtati shemu našeg repetitora.
Vanjsko napajanje je DC 12 V, no vidimo da MMIC pojačala zapravo rade na naponu 5 V. Pojačala sa SMD oznakom A06 su bipolarna MMIC pojačala pune oznake MSA-0686. Ova pojačala tipično rade na 3,5 V (2,8 V do max 4,2 V) tako da napajanje od 5 V (max 50 mA) mora ići preko serijskog bias otpornika. U našem slučaju ti otpornici su vrijednosti 51 Ω. Zadnja dva MMIC pojačala u svakom lancu pojačanja su drugog tipa (AH1G) i rade na 5 V (max 150 mA) napajanja.
MMIC pojačalo MSA-0686 (A06).
MMIC pojačalo AH1-G.
Sva ova pojačala na 900 MHz imaju pojačanje od oko 15 dB (12-18 dB), no P1dB točka izlaznog pojačala AH1G je na 22 dBm, što znači da nakon te razine nastupa značajna nelinearnost pojačanja popraćena intermodulacijskim izobličenjima i povećanim šumom. AH1G je pojačalo za prijemni signal, no čini se da ovdje oba pojačala sadrže po šest istih tranzistora i da se oznaka AHI na drugom tranzistoru zapravo znači isto kao i AH1. To znači da realna izlazna snaga iz našeg repetitora ne prelazi 22 dBm (150 mW) što je puno manje od deklariranih 27 dBm (500 mW). Ipak, za ovakav uređaj se negdje navode i realniji podaci od 17-20 dBm za Uplink i 20-23 dBm za Downlink što bi odgovaralo specifikacijama za izlazna pojačala AH1G. Moguće da se da se negdje u podacima o izlaznoj snazi repetitora, snazi samog pojačala pribraja pojačanje antene koje može donijeti dodatnih oko 5 dB.
MMIC pojačala (kao i sva druga pojačala) su osjetljiva na preuzbudu (prejaki ulazni signali), a ovdje nema nikakvih vanjskih krugova za automatsku kontrolu pojačanja (AGC) niti su takvi krugovi ugrađeni u sama pojačala. Tek je na jednom mjestu između stupnjeva pojačanja dodan trimer-potenciometar za fiksnu redukciju pojačanja koji ovdje teško ispunjava neku svrhu, a osim toga ovakvi potenciometri nikako nisu pogodni za signalne linije na 900 MHz. Kod praktične upotrebe repetitora ulazni signali na oba pojačala mogu biti različite i stalno promjenjive jačine tako da fiksna regulacija nema smisla. To će samo oslabiti pojačanje slabih signala, a ako se htjelo ograničiti maksimalno pojačanje onda se mogao staviti jedan stupanj pojačanja manje.
Ako se sada vratimo na napajanje, čini se da nema smisla što se repetitor napaja naponom od 12 V kada pojačala rade na 3,5 V i 5 V napajanja jer se više snage troši na regulatorima nego na samim pojačalima. Naime, za snižavanje napona su upotrijebljeni regulatori 78M09 i 78M05 u TO-252 kućištu koji pojedinačno ne bi smjeli disipirati više od 2 W snage. Regulator 78M09 spušta napon za 3 V (sa 12 V na 9 V) te će se na njemu disipirati snaga od 1,56 W. Isto tako, regulator 78M05 spušta napon za 4 V (sa 9 V na 5 V) što znači da će se na njemu disipirati snaga od 2 W što je i maksimalno dozvoljeno po specifikacijama. Time se na regulatorima disipira 3,6 W dok je ukupna potrošnja svih pojačala zajedno samo 2,6 W.
Jasno je da su ovakvi regulatori vrlo neefikasni i sav višak snage se na njima pretvara u toplinu. Da je bio upotrijebljen samo jedan regulator 7805 onda bi se na njemu disipiralo 3,6 W što je previše za jedan regulator. Serijski spoj više regulatora koji postepeno snižavaju napon se stoga koristi isključivo iz razloga da se ukupno zagrijavanje rasporedi na više regulatora jer ovakvi regulatori višak snage pretvaraju u toplinu. Daleko više učinkoviti su prekidački regulatori napona (Buck DC/DC konverteri).
Jedini razlog zašto se ovaj naš repetitor napaja sa 12 V je mogućnost napajanja preko standardnog akumulatora 12 V (što i nema neku praktičnu primjenu) ili pak je proizvođač u tom trenutku imao višak adaptera od 12 V. Međutim, vjerojatniji razlog je marketinški trik, kako bi se visokim naponom napajanja i povećanom potrošnjom kupcu sugeriralo da kupuje snažniji uređaj. Vidio sam da se uz ovakav repetitor isporučuju mrežni ispravljači deklarirani za struje 2 ili 2,5 A što je svakako pretjerano ali kod kupca ostavlja dojam „snažnog“ uređaja.
Ovo nije jedini marketinški trik. Na kućištu uređaja vidimo zelenu LED diodu koja bi trebala označavati jačinu ili prisutnost signala (vjerojatno prijemnog s bazne stanice). No, ova dioda je preko otpornika vezana izravno na napajanje, tako da nema nikakve veze sa GSM signalima. S obzirom da zelenoj LED za isti sjaj treba više struje od crvene LED, onda će uz isti otpornik ona i nešto slabije svijetliti te stvoriti početni privid kao da stvarno svijetli prema jačini signala. Na pločici pored LED diode doduše vidimo prazno mjesto za ugradnju neke 8-pinske SMD komponente, što bi mogao biti detektor prijemnog signala, no pinovi nisu povezani nigdje drugdje osim na napajanje.
Duplekser DFY2R902 CR947BHGR je u osnovi keramički mikrovalni filtar koji omogućuje upotrebu iste antene za prijem (RX, Downlink) i predaju (TX, Uplink). S obzirom da su Downlink i Uplink frekvencije u različitim frekvencijskim opsezima sa razmakom od najmanje 20 MHz, onda pojasni filtri u duplekseru razdvajaju putove tih frekvencija i onemogućavaju njihovo miješanje i prodor na neodgovarajuće sklopove. Ovaj konkretni duplekser se ugrađivao i u neke (starije) tipove mobitela.
Između stupnjeva pojačanja ugrađeni su višestruki filtri sa nekim generičkim oznakama na osnovu kojih je nemoguće izvršiti njihovu identifikaciju. Pretpostavljam da su to keramički pojasni i/ili niskopropusni filtri za Uplink i Downlink frekvencijska područja. Vidi se da su različito raspoređeni između stupnjeva pojačanja kod Uplink i Downlink pojačala, no s obzirom na njihov broj vjerojatno dobro filtriraju frekvencije izvan radnih opsega.
GSM repetitor TH-950GSM je očito dizajniran sa naglaskom na jednostavnost i maksimalnu uštedu komponenti, no kako je to kineskih uređaja čest slučaj, uvijek se pronađe neki jeftin trik kojim se sugerira da je uređaj nešto više od onoga što zapravo jest. Cjenovni raspon GSM repetitora je širok i ja sada ne mogu znati da li se svi temelje na istoj filozofiji. Vidim da su kod nekih novijih uređaja dodani displeji koji pokazuju aktivnost uređaja, jačinu signala, pojačanje i slično, no teško je znati koliko je to u praksi stvarno korisno i precizno, a koliko je to samo dodatak radi boljeg vanjskog izgleda.
Nekome tko doista ima konstantno vrlo slab GSM signal sa najbliže bazne stanice ovakav uređaj će vrlo vjerojatno pomoći. Bez obzira na stvarnu ili deklariranu snagu (pojačanje) ugrađenih pojačala, već i samo postavljanje boljih usmjerenih antena prema baznoj stanici može napraviti ogromnu razliku u jačini GSM signala. Vidim po forumima da ovakvim sistemima neki korisnici također pokušavaju povećati brzinu razmjene podataka, odnosno brzinu Interneta preko GSM mreže. Tu uspješnost opet ovisi o puno drugih faktora, no u oba slučaja trebam ponovno ukazati na zakonske odredbe koje ne dopuštaju instalaciju takvih sistema bez dozvole pružatelja GSM usluga.