3G антенна для усиления приема

Подключение к мобильному интернету сотовых операторов Билайн, МТС, Теле-2 и других не всегда даёт хороший результат. Качество принимаемого сигнала зависит от того, а какой зоне покрытия данного оператора находится приёмное устройство. Чтобы усилить слабый сигнал, нужна внешняя антенна для 3g модема. Её установка поднимет не только уровень сигнала, но и скорость интернета.

AX-2014Y внешняя антенна 3G

Типы антенн

Модемы 3G уже имеют в своём составе внутреннюю антенну, которая позволяет работать с внешним сигналом без дополнительного усиления. Внутреннее расположение приёмного устройства обеспечивает стабильную работу модема только в зоне уверенного приёма. Если сигнал слабый или непостоянный, тогда необходима выносная антенна уличного расположения Исходя из этого, можно произвести разделение по типу на следующие конструкции:

• внутренние;
• внешние (уличные).

Подключенный три джи модем через вход USB к системному блоку ПК не всегда может обеспечить качественную работу интернета. Для этого необходимо усилить сигнал добавлением выносной конструкции.

Собственная антенна внутри модема

Внешние антенны для модемов располагаются на улице. Их крепят на стены зданий, на мачты, располагают на крыше. Чем выше находятся антенны 2g и 3g, тем больше уверенности в их качественной работе. При установке желательно выполнять следующие условия:

• прочность несущего основания и креплений;
• защита от внешних факторов;
• избегание при кабельном спуске длинных горизонтальных участков и скручивания в кольца;
• надёжность контакта в местах присоединения кабеля к антенне.

Это связано с тем, что при падении антенна может повредиться или нанести вред окружающим. Частое опускание и поднимание антенны или подъём на крышу человека для устранения повреждений – дело хлопотное.

Разновидности

Такие устройства различаются не только по цене и размерам, но и по виду. Можно выделить несколько из них:

• волновой канал;
• панельная;
• штыревая;
• параболическая.

Наиболее подходящая для местности малой застройки антенна типа «волновой канал». Она известна как устройство Яги-уда (Yagi antenna). Конструктивно модель выполнена в виде параллельно расположенных друг к другу вибраторов (полуволновых диполей), находящихся на линии излучения в одной плоскости. В её состав входят активный и множество пассивных вибраторов. Это устройство из класса уловителей бегущей волны. Изобрели и внедрили такую конструкцию два японца Яги и Уда ещё в 1926 году.

Направленная антенна изменяет свои характеристики, если изменяются:

• длина диполей;
• диаметр диполей;
• расстояние между ними и активным вибратором;
• наличие пассивного элемента (рефлектора) за активным вибратором;
• количество пассивных элементов (директоров) перед активным вибратором.

Известны модели заводского изготовления, такие как BS-2000-17, BS-2000-20. Подобные образцы уже прошли многочисленные испытания в полевых условиях. Узкочастотная направленность помогает принимать три джи-сигнал на частоте 2100 МГц при kусил = 17-20 Дби (dBi). К тому же габаритные размеры L = 1000 мм и вес 0,5 кг позволяют без проблем разместить антенный уловитель сигнала на достаточную высоту, расположив её на мачте.

Устройство Яги-Уда

Следующий рассматриваемый тип – штыревой. Это четвертьволновой диполь, выполненный в виде вертикально расположенного стержня (штыря). Устройство рассчитано на работу в режиме «приём-передача». К достоинствам можно отнести то, что при установке антенна не требует настройки по направлению. Она принимает сигнал со всех сторон, кроме вертикали. Недостатком является более низкий коэффициент усиления.

Для примерного образца подойдёт модель KORVET. Это уловитель сигнала 3G/4G, позволяющий работать с мобильными операторами по всей территории Российской Федерации в интервале частот 700-2700 Мгц. Благодаря круговой направленности приёма, устройство работает со стандартами сотовой связи: GSM-900, GSM-1800, UMTS-2100 и LTE2600 и др.

Данный тип устройств применяют на мобильных средствах: автомобилях, катерах и им подобных: там, где сигнал устойчив. Круговая диаграмма направленности позволяет изменять местоположение приёмника относительно передатчика без последствий для работы. Защищённый пластиковым корпусом штырь может быть установлен и на стационарных объектах. На него доступен приём от нескольких базовых станций с разных направлений. При работе в режиме «передачи» есть возможность раздачи сигнала WiFi.

Штыревая всенаправленная антенна GSM KORVET

Параболическую конструкцию устройств для приёма 3G-сигнала целесообразно применять при удалённости от вышки более 10 км.

Панельная антенна

Панельная конструкция более совершенна и выше по цене. Её устройство допускает применение моделей такого типа, как на открытом пространстве, так и на ландшафтах неплотной застройки.

Например, антенна 2g марки GSM 3G Nitsa-2 – панельный вариант. Она позволяет повышать качество интернет-сигнала для мобильных модемов даже там, где сигнал почти полностью отсутствует. Устройство работает со стандартами: 2G, 3G, 4G. При коэффициенте усиления 11 dBi она оснащена разъёмом N-типа для подключения подводящего кабеля.

Конструктивно она представляет собой набор некоторых сегментов (металлических пластин), расположенных на определённом расстоянии от плоского рефлектора, и схему усилителя.

Панельная антенна 2G GSM 3G Nitsa-2

Частотный диапазон

В инструкции каждого сотового телефона, а также модема для мобильного интернета указаны частоты, на которых операторы сотовой связи вещают свои сигналы.

Рекомендация. Форма и размер, соответственно, и характеристики приобретённой или изготавливаемой антенны зависят от частоты принимаемого сигнала.

Широкополосные устройства можно отнести к универсальному типу, их работа будет посредственной. Если знать точные частоты вещания оператора в регионе и подобрать антенну именно для этих частот, то результат будет на порядок выше.

Стандарты некоторых русских сотовых операторов (частоты в МГц):

• UMTS: UL/DL – 1920-1980 (880 – 915)/2110 – 2170 (925 – 960);
• CDMA: UL/DL – 453 – 457,5/463 – 657, 5;
• 4G: UL/DL – 2500 – 2570/2620 – 2690.

Описание самодельного приемника

Самодельная пассивная антенна панельного типа для увеличения сигнала для 3G модема будет служить одновременно и приёмником сигнала, и его усилителем. Для собственноручного изготовления лучше всего подходит конструкция, разработанная В. Харченко. Это так называемый «биквадрат», имеющий за собой рефлектор слегка изогнутой формы. Расположение составных частей в одной плоскости позволяет установить собранные детали в герметичный корпус.

Биквадрат Харченко

Как сделать антенну для модемов

Для того чтобы изготавливать направленные антенны 3g, нужно определиться с типом и разновидностью. От этого зависят размеры и сама конструкция. Для изготовления понадобятся нержавеющие трубки или цельные отрезки медной, латунно или алюминиевой проволоки диаметром не менее 6 мм. Для различных типов рефлекторов подойдут оцинкованные сетки, медные или алюминиевые листы толщиной до 1 мм.

Устройство и оптимальные габариты

Ширина принимаемого диапазона и коэффициент усиления сигнала увеличиваются вместе с увеличением габаритов конструкции. При постройке устройства необходимо искать компромисс. Для подробного описания изготовления в качестве антенны 2g и 3g можно остановиться на биквадрате Харченко. Этот малогабаритный вариант может располагаться как внутри помещения, так и снаружи. Он отлично показал себя в качестве приёмника сигнала для мобильного интернета.

Существует шаблон подбора размеров биквадрата Харченко в зависимости от частоты: онлайн подбор, программы, которые можно найти в сети.

Основные требования к вибратору

Тело вибратора выполняется из алюминия или меди круглого сечения. Это может быть трубка, может быть цельный пруток. Подходящим считается поперечное сечение тела вибратора 5-7 мм2. Исходя из формулы площади сечения круга S = 2πR = πD, диаметр легко определить, разделив нужную площадь сечения на число π = 3,14. После чего штангенциркулем измерять подходящие по длине заготовки. Подходящий диаметр – 2,5-3,5 мм. Сторона четырёхугольника должна соответствовать длине волны.

Если под рукой нет медных трубок или прутков, то для этой цели отлично подойдут алюминиевые «усы» метрового диапазона польской антенны «решётка». Их длины будет достаточно для изготовления вибратора. Изгибать заготовку нужно так, чтобы концы отрезка сошлись в центре. Концы можно расплющить, просверлить в них отверстия и присоединить кабель при помощи болтов и гаек.

Польская антенна типа «решётка»

Выбор кабеля

Для наименьшей потери сигнала желательно подбирать кабель с меньшим сопротивлением. Оно должно лежать в пределах от 50 до 55 Ом. Провод на вид тоньше обычного телевизионного, поэтому прекрасно согласуется с механическими размерами вибратора. Провод должен оканчиваться разъемами и переходниками типа F female-CRC9.

Специфика конструкции рефлектора

Этот своеобразный экран может иметь сплошную поверхность из металлической фольги или решётчатую. Главные требования:

• размер должен быть таким, чтобы края выступали за габариты антенны;
• между рефлектором и вибратором должно быть выдержано расстояние не менее 36 мм;
• рефлектор слегка выгибают, располагая удалённую точку напротив центра антенны.

Материал для создания рефлектора может быть самый разный, но обязательно из металла.

Процесс создания устройства

Как сделать антенну, можно увидеть на приведённом рисунке. Если соблюсти все размеры, 3g антенна начнёт работать сразу. Само пошаговое изготовление состоит из следующих пунктов:

1. Рассчитывают размер периметра квадрата. Для этого обращаются к длине волны, которую находят из нужной частоты сигнала λ=300000/f, тут λ – длина волны (мм), f – частота (МГц). Так, для частоты 2100 МГц (модем 4G) λ = 143 мм. В каждом случае размеры индивидуальны.
2. Изгибают из медного прутка диаметром от 2…5 мм квадраты со стороной, равной 1/4 периметра. Следовательно, длина каждой стороны равна 36 мм. При изгибах соблюдают углы и расположение сторон в одной плоскости.
3. Коаксиальный провод сопротивлением 50 Ом припаивают к концам антенны, предварительно залудив места пайки. Центральная жила припаивается к одной точке присоединения, экран – к другой. Второй конец кабеля оканчивается разъемом, подходящим для подключения к USB-модему.
4. Изготовление рефлектора зависит от материала, из которого он будет выполнен. Размеры экрана должны превышать размеры вибратора на 2-2,5 см. По центру проделывается отверстие для изоляционной втулки (стойки), к которой будет прикрепляться вибратор. Центр прямоугольника находится просто – пересечение диагоналей.
5. Размер стойки можно подобрать сразу или сделать её регулируемой для выбора расстояния. После окончательного выставления расстояния стойку фиксируют.

Основные размеры устройства

Подсоединение и варианты передачи сигнала

Лучше всего присоединения выполнять с помощью разъёмов, подходящих к размеру кабеля и входному разъёму модема. Подача сигнала от антенны к модему происходит по антенному проводу длиной, достаточной для его соединения с антенной. Установленный уловитель сигнала необходимо направить в сторону расположения вышки сотового оператора.

Отправка данных беспроводным путем

Бывает так, что нет возможности протянуть провод через жилое помещение. Или квартира расположена на верхних этажах высотки, и нет балкона. В этом случае проблематично не только закрепить антенну снаружи, но и прокладывать провод через всё жилище.

Чтобы не соединять антенну с модемом с помощью кабеля, можно превратить её в приёмник – излучатель. Вместо кабеля к активным точкам антенны подключают два электрода. Их длина равна длине контура модема. Измерив ниткой длину внешнего очертания модема, приплюсовав к ней 7 мм, получают длину электрода. Ширина его лежит в пределах от 45 до 50 мм. Электроды изгибают по следующей траектории:

• один электрод – в виде полукруга;
• другой электрод – по конфигурации модема.

Припаянные электроды слегка разводятся в стороны. Таким образом, биквадрат Харченко принимает сигнал беспроводного интернета и излучает его значительную часть, которую будет ловить встроенная антенна модема. В пределах квартиры или комнаты этого вполне будет достаточно для стабильной работы интернета с помощью такого самодельного «вай фай».

Антенна 3g, не важно куплена она в магазине или сделана своими руками, усилит сигнал. Мобильный интернет от сотового оператора станет работать устойчивее и быстрее. Самостоятельно выполненная конструкция принесёт удовольствие от результата и сэкономит семейный бюджет.

Видео

Автор:

Винoгрaдов Aндрeй Aлексaндрoвич