Мощная антенна 3g своими руками. Антенны своими руками

Здравствуйте дорогие читатели и подписчики блога! Сегодня хочу обсудить ещё один вариант самодельной 3G антенны . Возможно, кто то натыкался в интернете на инструкцию по изготовлению этой антенны. Её ещё называют антенной Харченко для 3 G модема , или «восьмёркой». За её основу взят дециметровый ромбический волновод Харченко, который предложил, использовать эту конструкцию для приема ТВ каналов в ДМВ диапазоне. Я решил протестировать варианты конструкций, которые предлагают в сети на форумах, и результаты выкладываю сюда. При постройке антенны для 3G модема я внес кое-какие изменения. Сразу скажу, что антенна неплохо работает, но ждать от неё супер результатов не стоит. Она помогает усилить сигнал, но если он у вас отсутствует совсем, то вряд ли она вам поможет. Если сигнала GSM нет, то лучше использовать вариант .

В принципе фотографии подробно иллюстрируют конструкцию антенны и как её собрать. Саму «восьмерку» делаем из медной монолитной проволоки сечением 4 мм 2 , её можно приобрести в любом электро магазине. С помощью плоскогубцев проволоку нужно согнуть по форме как на фото, обязательно соблюсти все размеры. Концы спаиваем вместе.

Сборка 3G антенны:

Далее нам понадобится алюминиевая пластина размером 140 х 140 мм и толщиной 2 мм. Она будет работать в качестве рефлектора. Такую пластину можно вырезать с помощью болгарки, например из старой кастрюли. Не забываем о мерах безопасности при работе с болгаркой — одеваем защитные очки! В центре пластины необходимо просверлить отверстие под кабель диаметром 8-10 мм. Теперь нужно закрепить антенну по центру рефлектора на расстоянии 36 мм. Крепёж делаем из диэлекрического материала, например пластмасс. Рефлектор с антенной ни в коем случае не должны иметь контакта.

Так как я планировал использовать антенну на улице, пришлось придумать для неё крепление. Просверлив в пластине отверстия под хомуты от польской антенны (полячки), я одел её на настенный кронштейн от спутниковой антенны. Далее нужно припаять кабель к «восьмерке» предварительно продев его через отверстие в рефлекторе.

Теперь подробнее о кабеле. В инструкции использовался 75 Ом. Однако волновое сопротивление антенны ближе к 50 Ом, что показали замеры на осцилографе. Сам стандарт HSDPA в котором мы стремимся зарегистрироваться находится в диапазоне 2100 Мгц, токи, которые сгенерирует в системе волновым сопротивлением более 50 Ом такая волна, мгновенно затухают. Поэтому я все же использовал 50 Ом-й кабель. К тому же проводник в таком кабеле полностью из меди и его не составит труда припаять.

Когда антенна собрана и установлена, на другом конце кабеля, который будет присоединен к модему, нужно спаять так называемое устройство согласования , с помощью его мы соединим модем с антенной. Для этого нам понадобится медная фольга, найти её можно в старых трансформаторах, или купить в радиомагазине, из такой фольги изготавливают печатные платы . Делаем из фольги то, что показано на фото, размеры тоже необходимо соблюсти.

Вырезать можно обычными ножницами, вырезав лоскутки, их нужно спаять, как показано на фото. Фольга для оплётки должна быть размером 27х76 мм, для центральной жилы одна сторона 45 мм, вторая по размеру обхвата модема. Слишком плотно обматывать не стоит, конструкция на модеме должна только опоясать корпус модема. Фольга спаянная с оплёткой, должна как бы обволакивать по кругу модем, при этом, не касаясь центральной жили.

Для оплётки:

Если ваш модем имеет разъём для внешней антенны, то кабель можно подсоединить к нему, придумав какой-нибудь переходник, кстати, на инструкцию как можно спаять такой переходник я тоже пару раз натыкался в сети. Мой модем Huawei E1550 такого разъёма не имеет.

Настройка 3 G антенны производится экспериментально, можно просто поворачивать её по оси кронштейна, пока не добьёмся четкого сигнала и регистрации в HSDPA или WCDMA, что будет соответствовать индикации в интерфейсе программы модема. О качестве сигнала можно судить по «палочкам». Конечно, следует сказать, что устанавливать и направлять антенну следует в сторону базовой станции, сигнал которой мы и хотим усилить.

Как я уже говорил, антенна работает не плохо, и дает коэффициент усиления 6-8 децибел. Если ваш модем регистрировался только в GPRS/EDGE, то с помощью этой антенны вы получите четкий 3G. Вариант установки в комнате тоже рассматривается, можно придумать какую-нибудь подставку, и разместить её на подоконнике, или подвесить к потолку.

Если кто-то использовал антенну Харченко для 3G, буду рад, если оставите отзывы в коментариях. Интересно узнать мнение других людей. На вопросы так же с удовольствием отвечу.

Как сделать самому антенну для модема?

На сегодняшний день практически каждый пользователь беспроводного интернета стремится найти способ, позволяющий существенно повысить скорость интернета. Как показывает практика, это вполне реально. Единственное, что требуется от пользователя - разобраться в том, как сделать антенну для модема своими руками. Рассмотрим основные способы.

Для того чтобы изготовить антенну своими руками следует подготовить необходимые материалы:

медную проволоку;
жестяную банку;
антенное гнездо.

Антенна из проволоки

Наиболее примитивную антенну можно сделать в домашних условиях, используя обыкновенную проволоку. Обмотайте проволокой из меди часть модема, где находится встроенная антенна (достаточно трех-четырех витков). Данный способ существенно повышает скорость интернета. Однако пользователю придется немного поэкспериментировать, так как точное количество витков будет зависеть от конкретной модели модема и местности.

Антенна из жестяной банки

Создается антенна следующим образом:

Также следует отметить, что сделать подобную антенну сможет только пользователь, имеющий хороший опыт пайки. В противном случае есть вероятность, что модем выйдет из строя.

Антенна Харченко

Данный метод предоставит возможность каждому пользователю изготовить простое, но довольно эффективное приспособление для увеличения скорости интернета.

Зигзагообразная антенна Харченко имеет простую конструкцию. Медную проволоку необходимо согнуть так, чтобы она образовала два квадрата. Как показывает практика, такую антенну для модема сделать несложно. Самое главное - соблюдать размеры. Кроме того, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление, рекомендуется создавать ромбовидные элементы (угол - 120 градусов). Дополнительно к антенне надо прикрепить высокочастотный кабель.

Полученная деталь припаивается к антенне. Если вы хотите еще сильнее улучшить ее эффективность, то присоедините к ней рефлектор - металлическую пластину. Обратите внимание на то, что между рефлектором и антенной должно быть небольшое расстояние (примерно три-четыре сантиметра).

Каким конкретно способом повысить скорость 3G модема, решать исключительно пользователю. Возможно, чтобы добиться наилучшего результата, придётся воспользоваться разными вариантами, комбинировать и подключать одновременно несколько антенн. Также нужно учитывать и особенности каждой из них. К примеру, проволочная антенна отлично выполняет поставленные перед ней задачи. Однако она не слишком удобна в транспортировании. Идеальным вариантом, как сделать антенну для 3g модема, считается антенна, которая изобретена Харченко. Но эта конструкция считается стационарной, соответственно, мобильный доступ к сети она не гарантирует.

Биквадратная антенна предложена К.П. Харченко (1961 год) ловить метровые каналы телевидения. Разумеется, размерами была велика: длина волны не отличалась малым размером. Когда требуется антенна для модема, своими руками собранная из подручных средств, уместить конструкцию часто можно в круглой коробке из-под лазерных дисков, рефлектор в этом случае устанавливается просто. Хватит одной болванки, главное – посмотреть на свет, чтобы не была прозрачная (требуется слой металла для конструирования рефлектора). Это означает: покрытие подходит, идеально отражает волны цифровой связи. Речь заходит про антенны для модема - подразумевается два стандарта WiFi, 3G. Первый освоил частоты бытовой техники, мешает микроволновкам, второй является детищем сотовой связи. Длины волн, разумеется, аналогичные.

Цифровые модемы

Слово модем производное двух других:

Модулятор.
Демодулятор.

Передавая информационные пакеты, приходится кодировать. Практики быстро обнаружили: если излучить речь человека в эфир, вещание затухнет на дальности 25 метров. Радиоволны низкой частоты нежизнеспособны. Получше обстоит дело с проводами. Общеизвестно: аналоговой телефонии удавалось передать речь на километры, пользуясь помощью усилителей, рамки можно раздвинуть. Однако в этом случае условия чужды идеальным. Отчего происходит несуразица. Каждая среда (воздух, железо вода) наделена характеристикой пропускной способности, причем величина потерь зависит от частоты. В атмосфере выявлены окна связи (пропускающие электромагнитное излучение), используемые спутниковым вещанием. Диапазон WiFi (2,4 ГГц) не относится, напротив, излучение поглощается парами воды.

Мысля таким образом, инженеры родили мысль: информацию можно передать, закодировав полезным сигналом параметр несущей волны, входящей в окно прозрачности. На приемной стороне информацию нужно раскодировать. Этим занимаются модемы. Передаются в линии свет, электромагнитные волны, кодируются полезной информацией. Антенны заняты преобразованием электрических колебаний в эфирную волну, которая распространяется в пространстве. Этим шагом устраняется необходимость монтажа линии связи, провода. Эфир послужит передаче информации. Удобства приходится оплачивать, в нашем случае сильно ограничивается дальность, кроме того 99% энергии расходуется впустую, если не используется пара направленных антенн, нацеленных друг на друга. Широковещательная сеть WiFi, 3G неизбежно ведет к потерям. Однако удобство мобильной связи окупает энергию.

В каких случаях поможет внешняя антенна для модема:

На балконе прием видим, внутри квартиры - тишина. Подоконник сигнал ловится, внутри помещения - круглый нуль. Ситуация - бич беспроводных сетей по одной простой причине: мощность передатчиков ограничена законами. Электромагнитные волны вредят здоровью, несмотря на желание чиновников поживиться, иногда приходится уступать элементарным требованиям врачей. Не больничных, других – разрабатывающих законы, регулирующие применение опасных средств.
Вещает несколько вышек - жители сталкиваются с такой ситуацией: модем, приправленный умным драйвером, упорно навязывает связь точке, передающей хуже. В лучшем случае удается перебросить вручную, даже это временами надоедает. Выручит направленная антенна, которую нацелим в нужном направлении.
В зоне полутени прием сигналов WiFi, 3G неуверенный, определен капризами погоды. Помогает направленная антенна, нацеленная в сторону вещания.

Имеются другие случаи. Везде, где требуется улучшить качество приема, нужна самодельная антенна для модема. Правда, выдумано одно устройство, позволяющее повысить уровень сигнала. Подразумеваем рефлектор. Покупатели видели в магазине усилитель 3G, представляющий цилиндрическую поверхность: вдоль оси устанавливали модем-флэшку. Лучи собирались в центре, улучшая прием. Устройство пассивное, ценой превышает модем с пакетом на полгода интернета. Неудивителен вопрос обывателей величиной с гору, как может быть изготовлена антенна для модема своими руками.

Конструкции антенн модемных

Начнем биквадратной антенной Харченко, пригодной всем диапазонов цифровой связи. Экземпляр, ловящий WiFi, умещается коробкой лазерных дисков, удобно с точки зрения защиты от непогоды. Порекомендовали бы пользоваться онлайн калькуляторами, ведя расчеты. Поскольку найти достаточно сложно, взяли труд рассчитать для некоторых случаев параметры, дальше читатели обобщат на любую частоту, потому что соотношения станут очевидными. Частоты WiFi:

Частота 2,6 ГГц, длина волны 115,3 мм. Сторона квадрата составит четверть длины волны: 28,82. Для получения общей длины восьмерки умножаем одну сторону на 8, получается 230,6 мм. Берем запас, получается 235 мм. Расстояние до рефлектора составит 0,15 - 0,2 длины волны. Берем нечто среднее - 0,175. Получается 20,2 мм.

На деле, часто используется волна 2,45 ГГц. Проведем расчет.

Частота 2,45 ГГц, длина волны вычисляется делением скорости света на число. Приближенно скорость света вакуума равна 3 х 10 8 м/с, точное значение – 299792458. Вычисляем длину волны… получается 122,36 мм. Далее ведем расчет проторенным путем. Получаем сторону квадрата, деля длину волны на 4 – 30,6 мм. Длина проволоки подсчитывается умножением на 8, получается 245 мм, берем запас - 250. Расстояние до рефлектора составит 112,36 х 0,175 = 21,413 мм.

Сложно согнуть проволоку под прямым углом. Рекомендуем использовать при изготовлении антенны для модема тиски, плоскогубцы, молоток. Наравне с линейкой и уголком, конечно. У многих возникает вопрос, какой толщины должна быть сама проволока. Попробуем ответить! Снижение частоты диаметр повышает, на 2600 МГц параметр составляет 2,75 мм; осваивающим 1300, следовательно, следует взять 5,5 мм. Приведем несколько значений:

900 МГц – 8 мм;
800 МГц – 9 мм;
1800 МГц – 4 мм;
1900 МГц – 3,8 мм.

Аналогично получим результат для любой частоты. Понятно, нарушение толщины, удаление от расчетных значений к фатальным последствиям не приведет, однако и слишком увлекаться не стоит. Чтобы потом не говорить, что на сайте ВашТехник приведены неправильные значения… По нашим сведениям, на территории РФ часто применяется стандарт GSM 1800, посмотрим, какая биквадратная антенна Харченко должна быть на рабочей частоте (модем 3G).

Частота 1800 МГц, находим длину волны: 299792458/1800000000 = 166,6 мм. Находим сторону квадрата делением на 4, получается 41,6 мм. Суммарная длина проволоки составит 333,1 мм. С запасом выйдет 335 мм. Расстояние до рефлектора составляет 166,6 х 0,175 = 29,15 мм. Толщина проволоки указана выше. Конструируйте на здоровье.

Прочие длины волн повременим рассматривать, порядок расчета очевиден. Приведем пару замечаний по конструкции самодельной антенны для модема. Если биквадрат один (и больше встретим), напоминает восьмерку – не более. В центральной точке пересечение отсутствует. Просто проволока сближается, не касаясь, затем разбегается вновь в стороны. Напоминает, действительно, положенную набок восьмерку (поляризация WiFi вертикальная). Для другой поляризации - горизонтальной - размещаем восьмерку вертикально.

Провод для антенны лучше брать изолированный. Подойдет жила кабеля нужной толщины. Необязательно материал должен быть медь, просто олимпийский металл не подвержен электрохимической коррозии (всегда является акцептором). Защитить сооружение нужно в любом случае. Как было сказано выше, модели WiFi помещаются в коробку лазерных дисков, которую для верности заклеим.

Восьмерка стоит на изолированных стойках, которые можно размещать в любом месте, однако проще использовать две опоры в области сближения (посередке). Один край подсоединяется к экранам кабеля и антенны, второй служит для снятия сигнала. Оба вывода находятся близко друг от друга, почти соприкасаются, электрический контакт в месте пересечения отсутствует.

Усиление сигнала повысится, если использовать два биквадрата. Центральная часть выполняется указанным образом, дальше восьмерки пересекаются (!) крест-накрест, но в месте контакта надежно изолируются два провода друг от друга. Диаграмма направленности сужается, повышая усиление. Хороши методики ловли вышки, которая виднеется на горизонте. Удастся направить антенну модема точно - прием непременно улучшится.

Подключение устройства ведется стандартным 50-омным кабелем. В идеале неплохо померить КСВ, затем довести до значения, меньшего 2. Устройство антенны для модема может быть иным, приводили в недавнем обзоре конструкции, напоминающие используемые сотовыми телефонами. Излучающие площадки, объединенные согласующими линиями.

Заканчивая обзор, подчеркиваем: стандарты сотовой связи, WiFi напоминают друг друга. В обоих случаях поляризация вертикальная. Сделано для уверенного приема в любой точке. При распространении волны вокруг планеты конфигурация сохраняется. Вертикальная поляризация перпендикулярна грунту. При разговоре по рации старайтесь так держать антенну.

Практика! Доподлинно известно - туповатые индивиды склонны выполнять простейшие процедуры неверно. Действуя напоказ, держат рации горизонтально, выворачивая немыслимым образом. Придерживайтесь проверенных решений. Иногда проще сделать пару шагов. Луч редко меняет поляризацию, иначе отрасль радиовещания давно учла бы нюанс (рации авто, например).

Порой, сети 3G - единственный вариант комфортного доступа в интернет. Но скоростной доступ UMTS/HDSPA далеко от базовых станций не водится, особенно в условиях бетонных джунглей. Посему чаще всего приходится довольствоваться GPRS/EDGE и путешествовать по Сети со скоростью сонной черепахи.

Если 3G всё же «добивает» до вашего жилища, но коннект то есть, то нет – стабильную связь получить можно. К примеру, в моём доме на втором этаже 3G ловится, тогда как на первом – нет. После небольшого апгрейда сеть 3G стала ловиться на ура и на первом этаже. О том, как научить гаджет видеть сеть 3G с помощью собранной из подручных материалов антенны, мы и расскажем в этой статье.

Сразу отбросим решения, связанные с покупкой промышленно изготовленной антенны. Это затратно и не стоит упоминания уже потому, что далеко не каждый модем имеет разъем для подключения внешней антенны. Более того, стоимость антенного адаптера для модема может оказаться сопоставимой со стоимостью самого модема.

Далее стоит подчеркнуть, что критерием эффективности того или иного решения надо считать не количество децибел или процентов, отображаемых управляющей программой модема, не числом «палок» на индикаторе, а реальным увеличением скорости доступа, то есть подключением режима 3G. Приведенный скриншот демонстрирует относительность стандартных индикаторов.

Хотя как косвенное подтверждение правильности выбора эти показатели вполне подойдут. Стоит также заметить, что сама возможность подключения к интернету на скорости 3G зависит от очень многих факторов (расстояние до базовой станции, погоды, занятости слотов, активности абонентов), а мы пытаемся улучшить лишь один из них.

Эффективность антенны проверяли так: включали режим «только 3G». Соответственно, если 3G не ловится, то нет и передачи данных. «Палкометр» при этом может показывать как отличный уровень сигнала, 4-5 палочек, так и слабый - 1-2. В первом случае это означает, что есть только 2G подключение.

Проволока, кастрюли и удлинитель

Для начала рассмотрим самый простой вариант: три-четыре витка медной проволоки, намотанные на модем. Умельцы со стажем советуют наматывать провод на самом конце модема, где расположена встроенная антенна.

В нашем случае и «палкометр», и индикатор уровня в «информации о модеме» бодро показали увеличение уровня сигнала. По крайней мере, с нестабильных -107 дБ (децибел соотношения сигнал/шум) он подрос до уверенных -101 дБ. Строго говоря, такое «проволочное решение» больше напоминает искусство: толщину провода, количество витков и длину свободного конца антенны нужно подбирать для каждого конкретного места и модема. К примеру, лишний виток или 5 см провода могут не улучшить, а, напротив, ухудшить сигнал.

Второй вариант - кастрюля или дуршлаг. Любители экспериментировать, доведенные до отчаяния низкой скоростью доступа, а то и вовсе его отсутствием, мастерят экзотические конструкции в виде экранов, кастрюль и даже спутниковых тарелок. Поймать 3G с помощью кастрюли проще, чем с проводом, но и времени на установку это требует больше.

Кстати, часто в комплекте с модемом идет кабель-удлинитель на 3- 5 метров с кусочком двустороннего скотча для крепления на окно или стену. Этот вариант описывают сами операторы в руководстве. По качеству удлинитель сравним с проволокой. Но мне лично бывает проще крутануть кусочек проволоки, чтобы «поймать» 3G, чем возиться с удлинителем.

Баночная антенна

Идея баночных антенн перекочевала в мобильную связь из сетей Wi-Fi, где с их помощью умельцы «растягивают» сети на километровые расстояния между хот-спотами. В классическом варианте баночная антенна выглядит так.

В нашем случае для банки из-под кофе получилось следующее: D (диаметр банки) = 100 мм, Lo (длина волны) = 143 мм, Lo/4 = 36 мм, Lg (длина волны) = 261 мм, Lg/4 = 65 мм. На расстоянии Lg/4 от дна банки делается отверстие и в нем закрепляется стандартное антенное гнездо с припаянным к нему волноводом длиной Lo/4 из медной 2-мм проволоки.

Однако эта процедура требует изрядных навыков пайки и может обернуться как потерей гарантии на модем, так и его поломкой. Есть другой путь. В банке делается отверстие таким образом, что в него плотно входит сам модем.

Нужно экспериментально подобрать длину выступающей части близкой нашим расчетам (Lo/4 = 36 мм). Естественно, придется «покружиться» с банкой по дому, чтобы найти место, где уровень сигнала максимален.

Антенна Харченко для 3G

К сожалению, предложенные выше решения далеко не всегда приводят к желаемому результату, а значит, имеет смысл попробовать более продвинутое решение – изготовить простую, но эффективную рамочную антенну. По отзывам, очень хороший результат дает антенна Харченко, представляющая собой два квадратных элемента. Расчет на частоту 2100 МГц дает следующие результаты: при длине волны λ= 143 мм сторона квадрата составляет 53 мм. Берем толстый (3,5- 4 мм) медный провод и изгибаем его как показано на фото.

Кроме этого, для снижения внутреннего сопротивления антенны рекомендуется делать не квадратные элементы, а ромбовидные с углом в 120˚.

К нему припаивается кусочек медного провода, а вся конструкция – к антенне.

Расстояние между рефлектором и антенной должно составлять 36 мм. Мы использовали пластмассовый колпачок от дезодоранта. В принципе, дальнейший процесс творчества хорошо иллюстрируют фотографии.

Бесконтактный адаптер

При отсутствии в модеме разъема задача подключения внешней антенны становится краеугольным камнем в борьбе за скорость 3G. В продаже можно встретить устройства, описанные выше, которые представляют собой штыревую антенну с бесконтактным подключением к модему. По сути, это тот же кусочек провода, намотанный на модем, только заключенный в пластик для жесткости и удобства пользования. Нередко такие изделия называют бесконтактным антенным адаптером. Это неверно. Бесконтактные антенные адаптеры служат для подключения любых антенн как к телефонам, так и к модемам и выглядят так:

Теория

Работа бесконтактного антенного адаптера основана на принципе "антенна-антенна" или переизлучения сигнала с антенны модема на антенну адаптера и обратно. Потери сигнала при этом зависят от следующих факторов: расстояния между встроенной антенной модема и антенной адаптера, от их взаимного расположения, частоты сигнала и других факторов.

При прочих равных для диапазона 900 МГц потери при таком соединении достигают 2,5 дБ, тогда как для диапазона 2100 МГц сигнал затухает уже на 7 дБ. Если добавить сюда потери на соединениях (1 дБ) и затухание в кабеле (до 3 дБ на 10 метров), то полученные от антенны дополнительные 10-12 дБ при работе в диапазоне 2100 МГц будут просто потеряны. Поэтому, наибольшую пользу бесконтактный адаптер принесёт лишь при работе в диапазоне 900 МГц.

Эффективность бесконтактных адаптеров ничуть не лучше нескольких витков провода. Причем если для диапазона частот GSM (900 МГц) это не критично, то для UMTS (1900-2100 МГц) потери будут очень серьезными и эффекта от такого переходника может не быть.

Итог

Какой вариант 3G-антенны выбрать, решать вам. Вероятно, придётся перепробовать несколько, чтобы найти наилучший. У моего модема адаптера на внешнюю антенну нет, поэтому я просто вставляю модем в прорезь банки и подключаю к ПК по USB-проводу. Этого оказывается достаточно.

Антенна в виде проволоки тоже неплохо справляется, но неудобна в траспортировке. Наилучший вариант по качеству - антенна Харченко, но, увы, вариант это исключительно стационарный, тогда как мне нужен мобильный доступ в Сеть.

Также советую при выборе модема обращать внимание на наличие гнезда для антенны. Если же подходящей модели с гнездом для антенны нет, то имеет смысл сходить в мастерскую по ремонту сотовых телефонов и попросить подпаять к внутренней антенне модема самодельный переходник.

В заключение отмечу, что положительного результата по улучшению скорости доступа можно достичь далеко не всегда. Настроив антенну и добившись стабильного коннекта, спустя какое-то время можно обнаружить отсутствие сигнала. Дело в том, что при большой нагрузке на сеть модем автоматически перенастраивается на другие базовые станции, которых он, увы, уже не видит. В этом случае вновь придётся заняться лозоходством в поисках 3G.

Андрей Барышев, г. Выборг

Немалому количеству пользователей беспроводного Интернета приходится сталкиваться с проблемой низкой скорости соединения. Особенно актуальна эта проблема для абонентов, живущих за пределами крупных населенных пунктов и при большой удаленности от ближайших вышек сотовых операторов. Но и в городах с плотной застройкой может случиться так, что прием прямого сотового сигнала невозможен, приходится довольствоваться использованием отраженного сигнала, ослабленного в несколько раз. Во всех этих случаях может оказаться довольно эффективным применение дополнительных выносных антенн, предлагаемые конструкции которых различаются принципом своего построения, сложностью и заявленными радиотехническими параметрами.

В моем случае проблема состояла в крайне низкой скорости Интернет-соединения из-за большой удаленности от вышки (10 км по прямой). Кроме того, прием прямого сигнала был невозможен из-за находящихся впереди панельных пятиэтажек. По этой причине 3G-сигнал модемом практически не фиксировался, и работать можно было только в режиме GPRS (использовался модем МТС MF192+).

Были рассмотрены многочисленные способы повышения уровня принимаемого сигнала, в том числе, найденные на сайтах в Интернете. Проанализировав различные конструкции антенн и отзывы об их работе, можно было сделать вывод, что наиболее эффективно работают либо варианты направленных антенн типа «волновой канал», либо тарелки-отражатели, в фокусе которых располагается сам модем. Но изготовление таких антенн требует точных и сложных расчетов и довольно специфических материалов, поэтому делать их в домашних условиях непросто. А варианты с выносом самого модема «на улицу» (за окно, на крышу и др.) сразу отпали из-за необходимости применения USB удлинителя протяженностью более 15 м. Даже при значительно меньших размерах такого удлинителя модем может перестать нормально работать из-за затухания сигнала и падения напряжения питания. Кроме того, модем в принципе не предназначен для работы в уличных условиях при значительных перепадах температуры и влажности. Поэтому рассматривались только комнатные направленные антенны, лучшими из которых, по многочисленным отзывам, являлись антенны «зигзаг Харченко» или «би-квадрат».

Но, несмотря на внешнюю простоту, вариантов изготовления такой антенны также можно найти немало, при этом нередко указываются совершенно разные размеры составных элементов и способы компоновки всей конструкции. Для сравнения всех вариантов на практике были изготовлены и проверены в работе несколько таких антенн с различными размерами и в разных «модификациях», в том числе, варианты антенны с четырьмя и шестью квадратами (двойной и тройной «би-квадрат», соответственно). При этом мои конструкции позволяли оперативно изменять конфигурацию и размеры различных составных элементов.

Следует сказать, что в моем случае применение двойного и тройного вариантов «би-квадрата» не показало практически никакого преимущества перед обычным, простым вариантом этой антенны. Поэтому в дальнейшем будет рассмотрен подробный расчет и особенности изготовления «классической» антенны.

Расчет антенны

Для точного расчета размеров антенны не потребуется ни специальных теоретических познаний, ни каких-либо программ.

Периметр рамки антенны такого типа должен быть равен длине волны принимаемого радиосигнала. В нашем случае длину волны можно рассчитать, зная частоту сигнала 3G, которая составляет 2100 МГц. Для этого нужно разделить скорость распространения радиоволн (300,000 км/с) на частоту, в результате чего длина рамки получается равной

300,000/2,100,000 = 0.143 м.

Поскольку рамка имеет форму квадрата, следует разделить ее общую длину на 4, в результате чего получим длину каждой стороны квадрата, равную 35.75 мм. Во многих источниках можно встретить совершенно другие размеры сторон - от 27 до 53 мм. Очевидно, такие антенны рассчитаны уже на другой диапазон, например GSM или Wi-Fi, рабочие частоты у которых, соответственно, ниже или выше, чем в нашем случае.

Коэффициент усиления данной антенны примерно 6 дБ. При ее изготовлении все размеры нужно соблюдать как можно точнее, от качества изготовления сильно зависит и качество работы. Следует заметить, что любая антенна без усилителя не усиливает сигнал как таковой, а выделяет его на фоне других сигналов и различных помех (если антенна не широкополосная). За счет этого мы и получаем нужный нам сигнал, уровень которого гораздо выше уровня помех. Поэтому точное соблюдение размеров антенны важно, ведь таким образом мы получим точную настройку на нужную рабочую частоту!

Чтобы увеличить усиление до 9 дБ, можно применить рефлектор. Это может быть металлическая пластина, мелкая сетка или даже фольга, наклеенная на фанеру или плотный картон, с размерами на 10-15% больше площади «полотна» самой антенны. В данном случае рефлектор будет иметь размеры 125 × 75 мм.

Изготовление

Таким образом, антенна для приема сигналов 3G (без рефлектора) будет выглядеть, как показано на Рисунке 1.

Рисунок 1.

Для ее изготовления нам потребуется медный провод сечением не менее 4 мм 2 (можно использовать, например, «жилу» от силового электрического кабеля марки ВВГ или NUM). Периметр каждого квадрата равен длине волны - 143 мм. Поскольку антенна состоит из двух квадратов, то понадобится отрезок провода длиной 2 ×143 мм = 286 мм.

Делим провод на 8 равных отрезков и изгибаем в этих местах под углом 90°, а свободные концы спаиваем между собой, чтобы получился замкнутый контур (Рисунки 2 и 3):

Рефлектор следует закрепить позади «квадратов» антенны, причем расстояние до рефлектора тоже имеет большое значение, так как влияет на входное сопротивление и согласование с соединительным кабелем. Теоретически это расстояние должно составлять ¼ длины волны, что в нашем случае составляет 143/4 = 35.75 мм. Но моя антенна, например, лучше работает при расстоянии 18 мм, а это получается 1/8 длины волны. Поэтому расстояние до рефлектора лучше сделать регулируемым и поэкспериментировать с ним в процессе настройки. Для этого берем отрезок медной трубки подходящего диаметра (туда должен входить наш соединительный кабель), например, от телескопической антенны для приемников/телевизоров. Придаем ему форму, показанную на Рисунке 4.

В пластине рефлектора сверлим отверстие в центре, чтобы туда плотно входила эта трубка. Она не должна свободно болтаться, тогда ее можно не припаивать к рефлектору и при настройке сдвигать, регулируя расстояние до плоскости антенны. Припаиваем нашу рамку из двух квадратов к этой трубке, как показано на Рисунке 5).

Сквозь трубку пропускаем кабель и припаиваем его центральную жилу к внутреннему углу рамки напротив отверстия трубки, а оплетку-экран кабеля - к трубке с противоположной стороны рефлектора (Рисунки 6 и 7).

После окончательной настройки антенны трубку можно припаять к рефлектору. Плоскость антенны должна быть строго параллельна плоскости рефлектора, потому что даже небольшой перекос и непараллельность могут сильно снизить уровень сигнала. Для обеспечения жесткости конструкции между рефлектором и крайними углами рамки можно приклеить подкладки из текстолита или другого хорошего изолятора.

Соединение с модемом

Если на вашем модеме нет специального разъема для подключения внешней антенны, то придется сделать своеобразный адаптер, который надевается снаружи и передает сигнал на встроенную антенну модема посредством переизлучения. В простейшем случае можно просто плотно обмотать модем (в месте расположения его внутренней антенны) несколькими витками центральной жилы соединительного кабеля, как показано на Рисунке 8.

Количество витков, обычно равное 2…5, подбирается при настройке по максимуму принимаемого сигнала. Затем эти витки следует закрепить на модеме изолентой. А можно сделать конструкцию посложнее, более удобную и эффективную. Такой вариант адаптера показан на Рисунке 9.

Конструктивно он представляет собой кольцо, которое плотно облегает корпус модема в месте расположения его внутренней антенны. Кольцо можно сделать из полоски медной фольги шириной 45 мм, концы которой нужно спаять между собой. К этому кольцу припаивается центральная жила соединительного ВЧ-кабеля. Из другой полоски такой же фольги, но с размерами 25 × 75 мм, изгибается полукольцо, как показано на Рисунке 9, а к нему припаивается оплетка-экран кабеля. Электрического контакта между кольцом и полукольцом быть не должно. Регулируя положение полукольца и угол его наклона относительно модема, нужно добиться максимального уровня принимаемого сигнала. Размеры такого адаптера никак не рассчитывались теоретически, а были подобраны путем экспериментов. У модемов разных типов и моделей расположение встроенной антенны внутри корпуса также может быть разным (в районе разъема USB или на другом его конце). Это следует учитывать при расположении адаптера на корпусе вашего модема!

Соединительный ВЧ-кабель

Немного о типах и марках кабеля. Помимо качественных показателей, кабель может иметь разное волновое сопротивление - 50 или 75 Ом, что нужно принимать во внимание при его выборе. Сопротивление беспроводных модемов, как правило, составляет 75 Ом. Поэтому лучше, конечно, использовать 75-омный кабель. Судя по многочисленным рекомендациям, лучше использовать кабели марок 10D-FB, 8D-FB, 5D-FB (в порядке убывания качества) из-за малых показателей затухания сигнала. Хуже показывают себя кабели марок RG-6, RG-8Х. Поэтому, особенно при длине кабеля более 5 м, выбирайте более качественный вариант, иначе можно потерять все то «усиление», которое получите от антенны!

Настройка антенны

Расположив антенну так, чтобы она была направлена в сторону ближайшей вышки сотовой связи (желательно у окна или напротив него), отрегулируйте положение антенны и расстояние между ней и пластиной рефлектора, сдвигая трубку. Ориентироваться надо по уровню сигнала, и для этого лучше использовать специальные программы, например программу «MDMA» (можно скачать в Интернете), где есть шкала уровня сигнала в децибелах. Эта программа работает не со всеми модемами, но есть и другие, подобные ей, показывающие уровень сигнала в децибелах (отношение составляющих «сигнал/шум»). Ориентироваться можно и в стандартной программе-коннекте для вашего модема по уровню сигнала значка антенны, но это не очень удобно, потому что там, во-первых, имеет место несколько запоздалая реакция на изменение сигнала (до 10 - 20 с), а во-вторых, это будет не совсем корректно. Потому что важен именно показатель отношения сигнал/шум, а не уровень сигнала в целом.

В моем случае показатель шкалы антенны «родного» коннект-менеджера увеличился после подключения и настройки антенны несильно, всего на 2 - 3 деления. Однако скорость Интернет-соединения при этом поднялась очень ощутимо. Скорость закачек увеличилась с 0.5 Мб/с до 3…4 Мб/с в дневное время, и еще больше ночью. Без такой антенны, как уже говорилось ранее, прием сигнала 3G вообще был невозможен.

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться .

a190003 Огромное спасибо, будем тоже пробовать.
a190003 а если еще упростить антенну сделать её по типу "двойной квадрат" или "волновой канал".Сильный недостаток данной конструкции -это "парусность" и сложность конструкции с изоляцией активных элементов от экрана и надежной фиксации центральной трубы в экране.Преимущество нет согласующего "колена" в излучателе по волновому сопротивлению согласования кабеля снижения..Как вы считает можно ли использовать её в качестве излучающей антенны?
Вообще-то обычная "полька" тоже работает,только пробовал её без усилителя.Тема антенн (равно как и модемов) изъедена "до дыр" на: http://netobzor.org/forum/index.php
Sashok.1964 эта тема не может быть изъедена,согласование антенн что бы на ней сигнал как огни св. эльфа святились- трудная задача.А так я в теме "Информация для практического применения" предложил антенны из зонтов делать...а!!!
СДМА как и 3 Джи не только согласование... Длина и качество кабеля+направленость антенны = качество приёма (кабель RG6 или аналог) не более 10м.Кстати,кабель припаян "напрямую",нет даже петли и откуда автор взял,что R модемов=75 Ом? Из того,что намотал 3 витка на модем?Он хоть разобранный модем в руках держал? Если да,то должен знать,что в нём есть внутренняя антенна,которую можно выкинуть и впаять гнездо под наружку. P.S.Если уж намотал центр.жилу,то подвигай на Ec/lo модем в средине витков. Как по мне,так витки расположены за!антенной,но никак не на ней
По поводу изоляции активного элемента прилагаю фото, а парусность можно снизить изготовив рефлектор из сетки. В процессе работы антенна и принимает и передает, модем не "горит", значит согласование достаточно(не факт. что оптимально)
С новой антеной какая скорость, конечно придумано оригинально, спасибо за идею и фото.
a190003 двумя активными точками крепления, параллельность директора относительно рефлектора не обеспечить.И предполагается,что антенна должна быть удалена от модема на 10-15 метров вверх.
Ну так никто не мешает поставить пару стоек по вершинам, а вообще жесткость вполне достаточна (размеры антенны не велики, стойки большого диаметра).При такой удаленности, я считаю, оптимальнее выносить модем с роутером в герметичном боксе, а удлиннять витую пару(питание по свободным жилам), иначе на компенсацию потерь в кабеле и соединениях не хватит усиления антенны, да и витая пара подешевле хорошего коаксиала.
Ну тогда уж и климат-контроль этому модему с роутером в герметичном боксе. ;) К примеру, только у USB модема Samsung Z810 увидел возможность работы от -10"С. Смотрел только: http://dimonvideo.ru/articles/3344
чем выше частота сигнала - тем в более тонком приповерхностном слое протекает ток. в идеале материал для антенны должен быть полирован.
Не соглашусь,т.к. полировка никак не влияет на протекание I,в отличие от материала для изготовления хотя и он не столь суть важен. Если изготовить антенну под определённую частоту (спектр),задать верное направление на БС то и удельным R антенны можно принебречь
Sashok.1964 Вот посеребрить гальваникой обязательно.
Ну если так хочется,то самое простое - фиксаж (закрепитель фотографий), я им платы гальванил после травления,самое оно!
Sashok.1964 отработанный фиксаж это уже невозможно!!! так что батарейка 4,5 v,соляной раствор и два электрода,один из них серебряная ложка другой отдраенный наждачкой и обезжиренный "директор" ,часов на 10.- добротность контура и сигнала повысится раза в три.
Так никто и не говорил про отработку,ясен перец,что с него взять?:D
Sashok.1964 для информации... только в отработанном закрепителе-фиксаже и есть серебро, в свежеприготовленном только сульфит натрия.Не прореагирующие галогениды серебра на пленке растворяются в фиксаже,что б засветки не было и фотки не желтели.
К примеру, только у USB модема Samsung Z810 увидел возможность работы от -10"С На улице -20 модемы (Евро сеть и МТС) работают нормально.
куда большая сложность в том, что производители технологии 3G мудаки и не думали о людях, когда делали это "чудо". то есть думали, но о тех, кто живёт под вышкой. давно есть возможность подключиться к этой хрени на хорошей скорости, так как компьютер удачно стоит, но принципиально не буду теперь этого делать. это технология для мобилок и ноутбуков.
а удлиннённым кабелем для УСБ и правильной ориентацией модема удалось увеличить скорость приёма с 1,6макс до 6,5макс:)