Интернет-блогер рассказал, как изготовить антенну для модема своими руками
Тема актуальна для абонентов, живущих за пределами крупных населенных пунктов и при большой удаленности от ближайших вышек сотовых операторов. Но и в городах с плотной застройкой прием прямого сотового сигнала иногда затруднён, приходится довольствоваться использованием отраженного сигнала, а он ослаблен в несколько раз. В этом случае поможет выносная антенна.
Конструкции таких антенн различны, отличающиеся принципом построения, сложностью конструкции и радиотехническими параметрами. В данной статье хотелось бы поделиться личным опытом по изготовлению и применению варианта антенны, доступного для повторения в домашних условиях, без применения сложных расчетов и технологий изготовления…
В моем случае, проблема состояла в крайне низкой скорости интернет соединения из-за большой удаленности от вышки (15 км по прямой) и, кроме того, прием прямого сигнала был невозможен из-за находящихся перед домом других зданий. По этой причине 3G–сигнал модемом практически не фиксировался, и работать он мог только в режиме GPRS (использовался модем от МТС (MF192+) и модели от Мегафона).
Были рассмотрены многие варианты для увеличения уровня принимаемого сигнала, в том числе на различных сайтах в интернете по этой теме. Анализ антенн различных конструкций и отзывы об их работе показали, что наиболее эффективно работают варианты направленных антенн типа «волновой канал» или с использованием отражателей-тарелок с расположением самого модема в их «фокусе». Но такие антенны требуют для изготовления точных и сложных расчетов, довольно специфических материалов, и, поэтому, делать в домашних условиях их не просто. А варианты с выносом самого модема «на улицу» (за окно, на крышу и др.) сразу отпали из-за необходимости применения при этом USB удлинителя более 15 м, а при такой длине модем вообще работал не устойчиво. Кроме того, модем в принципе не предназначен для работы в уличных условиях, при значительных перепадах температуры и влажности.
Поэтому рассматривался вариант комнатной направленной антенны, а по многочисленным положительным отзывам, таким вариантом являлась конструкция антенны «зигзаг Харченко» или «би-квадрат». Следует сказать, что в моем случае применение двойного и тройного вариантов «би-квадрата» не показало никакого значимого преимущества перед обычным, простым вариантом этой антенны. Поэтому в дальнейшем будет рассмотрен подробный расчет и особенности изготовления «классического» варианта «би-квадрата»:
300000 / 2100000 = 0, 143 м
— получаем длину рамки равной 143 мм. Поскольку рамка имеет форму квадрата, следует разделить ее общую длину на 4, в результате получим длину каждой стороны квадрата, равную 35,75 мм. (во многих источниках можно найти другие длины сторон — от 27 до 53 мм… Очевидно, такие антенны рассчитаны уже на другой диапазон — GSM или Wi-Fi, например, рабочие частоты у которых, соответственно, ниже или выше, чем в нашем случае).
Для изготовления потребуется медный провод диаметром не менее 4 мм.кв (можно использовать «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 2 х143 мм = 286 мм. Размечаем провод на 8 равных отрезков и изгибаем в этих местах под углом 90 градусов, а свободные концы спаиваем между собой, чтобы получился замкнутый контур:
Рефлектор следует закрепить позади «квадратов» антенны, причем расстояние до рефлектора тоже имеет большое значение, так как это влияет на входное сопротивление и согласование с кабелем. Теоретически это расстояние должно составлять ¼ длины волны, в нашем случае: 143 / 4 = 35,75 мм. Но моя антенна, например, лучше работает при расстоянии 18 мм, а это получается 1/8 длины волны. Поэтому это расстояние лучше сделать «регулируемым» и подбирать 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, как показано на рисунке:
В пластине рефлектора сверлим отверстие в центре, чтобы туда плотно входила эта трубка. Её можно не припаивать к рефлектору и при настройке двигать, регулируя расстояние до плоскости антенны. Затем припаиваем рамку из двух квадратов к этой трубке, сквозь трубку пропускаем кабель (обычный телевизионный) и припаиваем его центральную жилу к внутреннему углу рамки напротив отверстия трубки, а оплетку-экран кабеля – к трубке с противоположной стороны рефлектора (всё это видно на фото ниже):
Трубку можно припаять к рефлектору после окончательной настройки антенны. Плоскость антенны должна быть строго параллельна плоскости рефлектора, потому что даже небольшой перекос сильно снизит уровень сигнала (!)
Соединение с модемом
Если на вашем модеме нет специального разъема для подключения внешней антенны, то нужно сделать своеобразный «адаптер», который надевается снаружи и передает сигнал на внутреннюю антенну модема методом переизлучения. В простейшем случае это 3-5витков центральной жилы кабеля на корпусе модема, в месте расположения его внутренней антенны:
Количество витков подбирается при настройке по максимуму принимаемого сигнала. Затем эти витки следует закрепить на модеме изолентой. А можно сделать конструкцию посложнее, как на фото ниже:
— «кольцо» сделано из полосы медной фольги шириной 45 мм и плотно облегает корпус модема в месте расположения его внутренней антенны. К этому кольцу припаивается центральная жила соединительного ТВ-кабеля. Из другой полоски такой же фольги, но размерами 25 х 75 мм, изгибается «полукольцо», как на фото, и к нему припаивается оплетка-экран кабеля. Электрического контакта между кольцом и полукольцом быть не должно. Регулируя положение полукольца (угол его наклона относительно модема), можно добиться максимального уровня принимаемого сигнала. У модемов разных типов и моделей расположение встроенной антенны внутри корпуса также разное (в районе разъема USB или на другом его конце). Это следует учитывать при расположении «адаптера» на корпусе вашего модема!
Для соединения модема с антенной выбирайте качественный ВЧ-кабель, лучше марок: 10D-FB, 8D-FB, 5D-FB (в порядке ухудшения качества)
В моем случае показатель шкалы антенны увеличился до 2-3 делений (до этого не было совсем). Однако скорость интернет соединения при этом поднялась очень ощутимо, так как важен даже не уровень сигнала, а отношение «сигнал-шум». Наша антенна работает в резонансе с полезным сигналом и «давит» посторонние шумы и помехи. Поэтому скорость обмена информацией увеличилась с 0,5 Мб/с до 3…4 Мб/с в дневное время (ночью — выше). А без антенны, как уже говорилось ранее, прием сигнала 3G был вообще практически невозможен.
Чтобы не быть голословным, ниже приведу скриншоты с уровнями сигнала и скоростью интернет-соединения с такой антенной:
— так было без антенны
— с антенной
Такая антенна была изготовлена и опробована ещё в 2012 году, уже проработала 6 лет и успешно используется в настоящий момент. Она закреплена на раме окна (3 этаж) внутри квартиры:
Конструкции таких антенн различны, отличающиеся принципом построения, сложностью конструкции и радиотехническими параметрами. В данной статье хотелось бы поделиться личным опытом по изготовлению и применению варианта антенны, доступного для повторения в домашних условиях, без применения сложных расчетов и технологий изготовления…
В моем случае, проблема состояла в крайне низкой скорости интернет соединения из-за большой удаленности от вышки (15 км по прямой) и, кроме того, прием прямого сигнала был невозможен из-за находящихся перед домом других зданий. По этой причине 3G–сигнал модемом практически не фиксировался, и работать он мог только в режиме GPRS (использовался модем от МТС (MF192+) и модели от Мегафона).
Были рассмотрены многие варианты для увеличения уровня принимаемого сигнала, в том числе на различных сайтах в интернете по этой теме. Анализ антенн различных конструкций и отзывы об их работе показали, что наиболее эффективно работают варианты направленных антенн типа «волновой канал» или с использованием отражателей-тарелок с расположением самого модема в их «фокусе». Но такие антенны требуют для изготовления точных и сложных расчетов, довольно специфических материалов, и, поэтому, делать в домашних условиях их не просто. А варианты с выносом самого модема «на улицу» (за окно, на крышу и др.) сразу отпали из-за необходимости применения при этом USB удлинителя более 15 м, а при такой длине модем вообще работал не устойчиво. Кроме того, модем в принципе не предназначен для работы в уличных условиях, при значительных перепадах температуры и влажности.
Поэтому рассматривался вариант комнатной направленной антенны, а по многочисленным положительным отзывам, таким вариантом являлась конструкция антенны «зигзаг Харченко» или «би-квадрат». Следует сказать, что в моем случае применение двойного и тройного вариантов «би-квадрата» не показало никакого значимого преимущества перед обычным, простым вариантом этой антенны. Поэтому в дальнейшем будет рассмотрен подробный расчет и особенности изготовления «классического» варианта «би-квадрата»:
Расчет антенны
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 (300000 км/сек) на частоту:300000 / 2100000 = 0, 143 м
— получаем длину рамки равной 143 мм. Поскольку рамка имеет форму квадрата, следует разделить ее общую длину на 4, в результате получим длину каждой стороны квадрата, равную 35,75 мм. (во многих источниках можно найти другие длины сторон — от 27 до 53 мм… Очевидно, такие антенны рассчитаны уже на другой диапазон — GSM или Wi-Fi, например, рабочие частоты у которых, соответственно, ниже или выше, чем в нашем случае).
Изготовление
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). Чтобы увеличить усиление до 9 дБ, нужно применить рефлектор. Это может быть металлическая пластина, мелкая сетка или даже фольга, наклеенная на фанеру или плотный картон, размерами на 10-15 % больше площади «полотна» самой антенны. В данном случае рефлектор будет иметь размеры 125 х 75 мм.Для изготовления потребуется медный провод диаметром не менее 4 мм.кв (можно использовать «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 2 х143 мм = 286 мм. Размечаем провод на 8 равных отрезков и изгибаем в этих местах под углом 90 градусов, а свободные концы спаиваем между собой, чтобы получился замкнутый контур:
Рефлектор следует закрепить позади «квадратов» антенны, причем расстояние до рефлектора тоже имеет большое значение, так как это влияет на входное сопротивление и согласование с кабелем. Теоретически это расстояние должно составлять ¼ длины волны, в нашем случае: 143 / 4 = 35,75 мм. Но моя антенна, например, лучше работает при расстоянии 18 мм, а это получается 1/8 длины волны. Поэтому это расстояние лучше сделать «регулируемым» и подбирать 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, как показано на рисунке:
В пластине рефлектора сверлим отверстие в центре, чтобы туда плотно входила эта трубка. Её можно не припаивать к рефлектору и при настройке двигать, регулируя расстояние до плоскости антенны. Затем припаиваем рамку из двух квадратов к этой трубке, сквозь трубку пропускаем кабель (обычный телевизионный) и припаиваем его центральную жилу к внутреннему углу рамки напротив отверстия трубки, а оплетку-экран кабеля – к трубке с противоположной стороны рефлектора (всё это видно на фото ниже):
Трубку можно припаять к рефлектору после окончательной настройки антенны. Плоскость антенны должна быть строго параллельна плоскости рефлектора, потому что даже небольшой перекос сильно снизит уровень сигнала (!)
Соединение с модемом
Если на вашем модеме нет специального разъема для подключения внешней антенны, то нужно сделать своеобразный «адаптер», который надевается снаружи и передает сигнал на внутреннюю антенну модема методом переизлучения. В простейшем случае это 3-5витков центральной жилы кабеля на корпусе модема, в месте расположения его внутренней антенны:Количество витков подбирается при настройке по максимуму принимаемого сигнала. Затем эти витки следует закрепить на модеме изолентой. А можно сделать конструкцию посложнее, как на фото ниже:
— «кольцо» сделано из полосы медной фольги шириной 45 мм и плотно облегает корпус модема в месте расположения его внутренней антенны. К этому кольцу припаивается центральная жила соединительного ТВ-кабеля. Из другой полоски такой же фольги, но размерами 25 х 75 мм, изгибается «полукольцо», как на фото, и к нему припаивается оплетка-экран кабеля. Электрического контакта между кольцом и полукольцом быть не должно. Регулируя положение полукольца (угол его наклона относительно модема), можно добиться максимального уровня принимаемого сигнала. У модемов разных типов и моделей расположение встроенной антенны внутри корпуса также разное (в районе разъема USB или на другом его конце). Это следует учитывать при расположении «адаптера» на корпусе вашего модема!
Для соединения модема с антенной выбирайте качественный ВЧ-кабель, лучше марок: 10D-FB, 8D-FB, 5D-FB (в порядке ухудшения качества)
Настройка антенны
Расположив антенну так, чтобы она была направлена в сторону ближайшей вышки сотовой связи у окна или напротив него, отрегулируйте расстояние между ней и пластиной рефлектора, сдвигая трубку. Ориентироваться можно по уровню сигнала значка антенны в стандартной программе-коннекте для вашего модема (но там запоздалая реакция на изменение сигнала — до 20 сек (!),В моем случае показатель шкалы антенны увеличился до 2-3 делений (до этого не было совсем). Однако скорость интернет соединения при этом поднялась очень ощутимо, так как важен даже не уровень сигнала, а отношение «сигнал-шум». Наша антенна работает в резонансе с полезным сигналом и «давит» посторонние шумы и помехи. Поэтому скорость обмена информацией увеличилась с 0,5 Мб/с до 3…4 Мб/с в дневное время (ночью — выше). А без антенны, как уже говорилось ранее, прием сигнала 3G был вообще практически невозможен.
Чтобы не быть голословным, ниже приведу скриншоты с уровнями сигнала и скоростью интернет-соединения с такой антенной:
— так было без антенны
— с антенной
Такая антенна была изготовлена и опробована ещё в 2012 году, уже проработала 6 лет и успешно используется в настоящий момент. Она закреплена на раме окна (3 этаж) внутри квартиры:
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.
