Ловля интернетов в глухой деревне с помощью 3G антенны / Habr

Привет всем!

Не так давно я задался целью обеспечить интернетом жену, отдыхающую все лето с ребенком в деревне. Даже ответственно озаботился покупкой сим-карты для ее любимого айпадика (раньше как-то обходились wi-fi). Каково же было мое разочарование, когда по приезду в деревню я обнаружил почти полное отсутствие сигнала сотовой сети что на планшете, что на мобильных телефонах… Понятно — зря выкинул деньги на симку. Неделя моего пребывания в деревне ознаменовалась лазаньем по чердакам, крышам, просто по участку, уткнувшись в смартфон в надежде увидеть хотя бы GPRS. Все тщетно… Отбыл в Москву, мои остались в этой глухомани отдыхать от радиоволн.

По дороге домой обдумывал план решения проблемы. Необходимость в интернете у жены диктовалась даже не сколько развлекательными целями, сколько возможностью бесплатно переписываться по Viber и регулярно снабжать меня фотками дочурки (надо сказать, писать sms и mms из Тверской области в Москву недешево). Так же давало надежду знание того, что в другой деревне, в паре километров, интернет работал, причем довольно устойчиво и с почти полным индикатором сигнала. Значит где-то рядом с этой деревней есть базовая станция, снабжающая деревню устойчивым 3G сигналом. Судя по всему, складки местности или иные преграды мешают сигналу достигать нашего участка.

Решение придумалось конечно не новое и не оригинальное — и ежу понятно, что нужно вооружаться направленной 3G антенной. Тем более, у меня уже имелся некоторый опыт эксплуатации направленных антенн для ловли 4G в Москве. В голове, где-то на пыльных задворках, лежали воспоминания о курсе антенно-фидерных устройств, который нам целый семестр читали в институте. И благодаря этим знаниям я прекрасно понимал, что собирать такую антенну самостоятельно будет довольно трудозатратно и долго, решил покупать готовую.

Нагуглилось немало сайтов, где продавались разнообразные вариации 3G антенн за вполне себе умеренные деньги. Мне больше всего приглянулась продукция фирмы Антэкс, остановил свой выбор на “Комплекте №3 для 3G USB-модема (14 Дб)”.

В его составе обнаружилась сама антенна, довольно небольшая по размеру (200×200 мм), 10-метровый радиокабель и весьма забавный металлический саркофаг для модема. Устройство саркофага предельно просто:

Модем изолируется металлическими стенками коробки от посторонних радиоволн, кабель припаян непосредственно к U-образной медной пластинке, находящейся внутри. Сам свисток устанавливается в эту пластину, а под USB-разъем предусмотрена щель на другом конце коробки. Оригинальный адаптер, и я верю, что работал бы он отлично, но мой замечательный Huawei E367, пытаясь уместиться в тесноте коробки, отломал напрочь медную пластинку от контакта. Попытки припаять пластинку обратно не увенчались успехом – надежность крепления была хуже некуда.

Очень кстати на модеме обнаружился антенный разъем CRC9, который позволил мне обойтись без использования Антэксовского переходника.

Осталось купить соответствующий пигтэйл и можно подключить модем к антенне напрямую!

После сборки антенны нужно было определиться, как ее крепить и куда направлять. В идеале, конечно, нужно было бы ставить на крыше дома мачту и поднимать антенну на предельно возможную высоту, но я не располагал таким количеством времени и необходимыми материалами. Для проверки ее возможностей вполне сгодился чердак, где уже была закреплена антенна для спутникового ТВ, на ее же кроншейн я и закрепил свою 3G антенну. Направил ее приблизительно туда, где находилась соседняя деревня с устойчивым 3G сигналом, подключил модем и начал тестировать.

В итоге уровень сигнала варьировался приблизительно от -98dB до -102dB, но что самое главное, модем был подключен к правильной базовой станции, а не метался от одной к другой благодаря узконаправленному лепестку диаграммы направленности 3g антенны. Не секрет, что у модема встроенная антенна всенаправленная, так что базовые станции в округе постоянно конкурируют по величине сигнала в нашей местности, что можно наблюдать попробовав отключить модем от внешней антенны. Мегафоновская софтина уверенно показывала режим 3G, speedtest намерил около 2 Мбит/c на вход и 100 кБит/c на выход.

Результат вполне оправдал мои ожидания. Я знаю, что можно сделать лучше, в нашей деревне очень высокие деревья и моя антенна смотрит прямиком на крону могучей осины, а перед ней в сектор обзора залезла и довольно густая листва рябины. Сколько там дальше деревьев мешает прямой видимости, я считать даже не стал. Но наверняка, если поднять антенну выше всей этой растительности, результат может быть очень хорошим. Видимо на следующее лето мне светит монтаж мачты, но это уже будет совсем другая история.

PS: К сожалению, нет возможности показать оригинальные фото всей конструкции, статью писал по памяти.

habr.com

Самодельная 3G, 4G антенна из спутниковой тарелки.

Данный материал является дополнением к статье «3G антенна своими руками», в которой описывается способ усиления сигнала на модеме с помощью офсетной спутниковой антенны. Этот способ весьма прост: устанавливаем сам USB модем в фокус тарелки, направляем ее на ближайшую вышку сотового оператора, чьими услугами пользуемся, и получаем, таким образом, усиление при фокусировке. Всё просто, но накопилось масса вопросов по данной теме, и сейчас я попробую все эти вопросы впихнуть в данную статью.

Первым делом поговорим о настройке, как настроить такую антенну, принцип настройки похож на такую же настройку спутниковой антенны на спутник, только настраивать нужно на базовую станцию (БС) с которой будет работать модем. Соответственно источник сигнала находится ниже чем спутник, и антенна будет направленна в землю, вниз, если вы используете офсетный тип зеркала, так как офсет имеет кривизну отражения.  На 3G или 4G сигнал антенна настраивается медленным вращением вокруг оси и по вертикали (угол местности), до тех пор пока не будет достигнуто максимальное значение сигнала. Значение сигнала можно отслеживать в специальной программе, таких как MDMA и Wlan Expert, они подходят к большинству USB модемов. При достижении максимального значения, антенна фиксируется.

Далее следует поэкспериментировать с фокусом антенны, а именно с расположением модема в конвертеродержателе. Как показала практика, при смене положения модема в пространстве относительно зеркала, показания качества сигнала меняются. На фото ниже показаны примеры расположения модема. Например, на ZTE 626 замечено, что сигнал будет лучше, если его закрепить ребром к зеркалу.

Что бы понимать, куда именно нужно фокусировать отраженные волны, нужно знать, где у модема находится антенна. У большинства 3G/4G модемов антенна находится на противоположном конце от порта USB. При необходимости модем можно разобрать и наглядно увидеть, где находится антенна.

Немного об условиях прямой видимости. Прямая видимость это конечно хорошо, но если её нет, то поможет поднятие антенны над уровнем земли и увеличение диаметра зеркала. Так же больший диаметр даёт возможность соединиться с БС находящейся на большом расстоянии. Проверено, что спутниковая антенна диаметром 0,9 м хорошо работает на расстоянии до 25-30 км.

Теперь что касается линии от модема до компьютера. Здесь можно использовать либо обычный USB шнур купленный в магазине, либо самодельный USB удлинитель, который можно изготовить своими руками, без особых капиталовложений.  Стоит отметить, что если покупать USB удлинитель, то качественный, хорошего сечения, с качественным экранированием и феритом на обоих концах. Два таких 5 метровых шнурка сочленённых вместе отлично работают, проверено. Если же требуется большая длинна, можно изготовить удлинитель самостоятельно как показано здесь.

Модем необходимо защитить от воздействия атмосферных осадков, сделать это можно с помощью пластиковой бутылки или обычного пакета, но лучше изготовить специальный защитный корпус.

И последнее по поводу совмещения просмотра спутникового ТВ и одновременного усиления 3G. Это чушь полная, если антенну отвернуть от спутника, сигнала с него не будет. К самому LNB можно прикрепить модем изолентой и конечно получится лучший сигнал чем без антенны, тем более если направление антенны примерно совпадает с расположением БС. Но если БС находится далеко, или вообще в противоположной стороне, то антенну обязательно надо настраивать на вышку.

На этом всё. Если что то пропустил или есть ещё вопросы, пожалуйста задавайте в комментариях и на форуме. Хорошей вам связи.

bloganten.ru

Как правильно настраивать 3G антенну на базовую станцию?

Очень много людей пишет мне по поводу настройки 3G антенны от начала и до полной установки. Я-таки нашел немного времени написать статью с ответом на этот животрепещущий вопрос.

Самое начало:

Итак, у вас есть 3G модем, 3G антенна с кабелем и антенный адаптер для 3G модема. Сразу хочу оговорить, тот факт, что здесь я не буду описывать как впаивать разъем для внешней антенны в модем, собирать переходники и так далее. Условимся, что у вас на руках уже есть готовый комплект для установки, вы уже знаете как подключить антенну к модему и вам осталось лишь настроить ее на базовую станцию для стабильного приема.

Подготовка:

1)Сигнал. Для начала стоит определиться с уровнем сигнала. Очень часто у людей качество приема сильно плавает, однако, многие отмечают, что более-менее стабильный сигнал получается поймать на втором этаже дома или на крыше. Если у вас получалось это сделать, то скорее всего, установив правильно антенну, вы получите стабильный и качественный прием, который сможет обеспечить нормальную и уверенную работу интернета.

2) Кабель. Кабель должен быть как минимум хороший, с плотностью оплетки не менее 60%. В идеале он должен быть высокочастотный с сопротивлением в 50 ОМ, однако мы собирали кабельно-антенные тракты и на хорошем кабеле RG6 с сопротивлением 75 ОМ, тоже отлично работало, хотя КСВ был чуть побольше, но в целом работало отлично. Лично от меня — лучше очень хороший кабель RG6, чем паленый высокочастотный. И, хочу заметить высокочастотный всегда будет дороже, даже самый паленый.

3) Длина кабеля. Он должен быть как можно короче, особенно если у вас очень слабый прием. Я советую людям использовать кабель не длиннее, чем 7 метров, и то если у вас будет 3 или 4 метра, то это идеально. Никогда не скручивайте  лишний кабель, как это мы любим делать за телевизорами или с интернет-кабелем. Закон! Если есть лишний кабель — отрежь его нафиг!  На кабеле всегда есть потери, поэтому от лишней длины надо избавляться. Используйте WiFi роутеры, чтобы не тянуть провод до самого компьютера на первом этаже. Самый идеальный вариант — это установить роутер сразу в том месте, где кабель вошел в дом, а остальное пространство заполнит WiFi сигнал.

4) Высота установки. Тут, как и во всех антенных делах, действует правило — чем выше поднял антенну, тем увереннее прием. Помните про это. Используйте палки, трубы, мачты, кронштейны, чтобы поднять, как минимум, под конек дома.

Установка:

Чтобы правильно установить антенну, надо определить с какой стороны идет сигнал. Скорее всего сигнал идет из ближайшего населенного пункта. Именно в населенных пунктах располагаются базовые станции сотовых операторов. Однако, бывают и исключения. Иногда такие вышки устанавливаются в полях, чтобы заполнить промежутки в покрытии сигнала. В любом случае нам потребуется специальное программное обеспечение, чтобы ориентироваться не по «палочкам» в программе модема, а по нормальным значениям.

Данная инструкция подойдем вам лишь в том случае, если ваш модем марки Huawei! Обычно такие модемы в России продают Мегафон и МТС. Переверните ваш модем и прочитайте название. Должно быть написано что-то вроде «Huawei Technologies CO. LTD.», а так же модель, например E392, E352 или E173, ну или другие. Их много.

Если модем у вас Хуавей, то начинаем. Делаем все в следующей последовательности:

1) Качаем программу MDMA (ссылка)

2) Качаем плагин для MDMA от Entropiy (ссылка). Плагин умеет определять примерное положение базовой станции и умеет голосом проговаривать уровень сигнала, что очень удобно, если вы настраиваете антенну один. Сразу устанавливаем его после скачивания.

3) Выключаем родную программу модема с логотипом оператора. Выключаем совсем. Иначе она будет занимать порт и MDMA не сможет общаться с модемом.

Итак все готово, чтобы начать настройку. Модем у нас подключен, провод с антенной готовы и подключены к модему.

Теперь запускаем программу MDMA. В самом низу программы будет надпись — «Detecting mobile data device», потом «Initialising mobile data device», и, если все пройдет хорошо и программа смогла подключиться к модему — «Ready».

Иногда с некоторыми модемами программа не работает сразу, например с Huawei E392 (который с 4G). Как показала практика MDMA просто не видит порт, на котором висит модем, однако, существует команда, с помощью которой можно указать порт принудительно. Для этого вам потребуется определить на каком порту находится модем. Сделать это можно через «Диспетчер устройств Windows». Заходите в Диспетчер устройств, находите там раздел «Модемы», выбираете его и находите там свой Huawei, жмете по нему два раза и открывается окно с информацией об устройстве. Во вкладке «Модем»можно посмотреть порт, на котором висит модем, у меня это COM11.

Итак, порт мы определили, теперь надо заставить программу MDMA увидеть на нем модем. Делается это следующим образом:

1) Закрываете рабочую версию программы MDMA и копируете файл MDMA.exe в корень диска С.

2) Вызываете командную строку CMD.EXE (Пуск-выполнить) или в более поздних версиях Windows просто в поиске забиваете cmd.exe и запускаете. Открывается черное окно с командной строкой.

3) Вбиваем в командную строку следующее: C:\mdma.exe /port:COM11   (У меня это COM11, у вас тот, на котором висит модем) и выполняем команду.

Рассмотрим интерфейс:

В самом верху программы видна полоса уровня сигнала. Над полосой виден уровень сигнала в децибелах (RSSI). Заметьте, что цифра эта стремиться к нулю, то есть значение -97 лучше чем -105, например. Далее нас интересует параметр «Connection type», который характеризует ваше подключение к интернету. Параметр может быть:

а)3G only — это значит, что модем не будет искать никакую другую сеть кроме 3G

б) GPRS/EDGE only — это значит, что модем не будет искать никакую другую сеть, а будет подключаться всегда к медленной GSM связи

в) 3G Prefered — этот параметр говорит о том, что если даже сигнал 3G будет почти на нуле, а медленный GSM будет в сто раз уверенней, то модем будет пытаться подключиться именно к 3G, не смотря на то, что сигнал почти отсутствует.

г) GPRS/EDGE Prefered —  данный параметр с точность наоборот повторяет бункт «в»

В нашем случаем, мы охотимся на 3G сигнал, поэтому советую выставить параметр «3G only».

После выбора данного параметра, следует оценить качество приема, если все хорошо, то даже на земле, с подключенной антенной у нас должно выдать несколько децибел приема. Если этого не происходит, то стоит забраться чуть повыше и медленно покрутить антенной их стороны в сторону.

Как только какой-то сигнал будет пойман, нам на помощь приходит вторая программа — плагин к MDMA. Запускаем его и знакомимся с интерфейсом.

Итак, здесь полностью дублируется уровень сигнала, получаемый от MDMA. Если хотя бы слабый прием есть, то имея запасной выход в интернет, можно нажать кнопочку «MAP», откроется браузер с Яндекс.Картами, на которых точкой будет отмечено расположение вышки. Если возможности зайти в интернет у вас нет, то советую активировать опцию — «Level AS VOICE». После установления галочки на данной опции, включите звук — программа будет голосом проговаривать текущий уровень сигнала. Помните — чем меньше цифра, тем лучше сигнал. Однако, все значения выше 100, программа произносит как «десять». Запомните, что «десять» — это сто и хуже.

Далее дело не хитрое. Залезаем на крышу или поднимаем антенну куда повыше или на кронштейн, программа в это время работает и диктует вам уровень сигнала. Будьте осторожны с проводом — неаккуратные движения могут сломать разъем у модема или привести в негодность антенный переходник.

Настройка:

Настройка происходит уже на месте, то есть на высокой точке. От вас требуется аккуратно и понемногу поворачивать антенну на кронштейне, примерно градусов на 10-15 с интервалом в 3-4 секунды и прислушиваться к голосу, сообщающему вам уровень сигнала. Начинайте настройку с направления антенны на населенный пункт, однако, попробуйте и другие направления. Следует помнить, что направленная антенна как фонарь — «светит» только перед собой, поэтому задней частью она ничего не поймает.

Внимание! При настройке антенны стоит помнить тот факт, что 3G работает на высокой частоте 2100 MHZ. Такие волны не имеют такой высокой проникающей способности как, например тот же GSM 900 или CDMA 450. Они не способны «пробить» плотные предметы, особенно металлические преграды. Металл на пути приема вашей антенны — смерть для приема. Старайтесь, чтобы между вашей антенной и базовой станцией было как можно меньше объектов, в том числе и крыша дома. Стремитесь к прямой видимости до базовой станции. Если на пути массивные деревья, то старайтесь поймать направление между ветками, или, если есть возможность, вообще вырезать часть  веток, которые явно мешают прохождению сигнала. Колыхание листьев будет очень негативно влиять на прием. А мокрые листья очень сильно отражают сигнал, что непременно приведет к нестабильности работы всего антенного тракта. Желательно, чтобы деревья начинались у вас не ближе чем за 100-200 метров от антенны, а лучше от 500 метров. Единичные деревья не так страшны как массивные насаждения.

Минимальный, почти нулевой сигнал находится на отметке в -113 дБ. Идеально, чтобы уровень сигнала у вас был от -65 до -90 дБ. В таком случае у вас остается хороший запас на погодные условия. Однако, я нормально пользовался и при -99, но в дождик связь была уже не такой «бодрой».

Установив самое лучшее положение антенны по показаниям программы, закрепите ее и спуститесь вниз. Далее, возвращаясь к началу статьи, если у вас осталось много лишнего кабеля и у вас есть возможность укоротить его, то укоротите. Единственное противопоказание — это скрутки и изолента. Исли кроме такого способа вы ничего не придумали и у вас нет под рукой паяльника, то лучше оставьте кабель без изменений.

Далее, вы либо вставляете можем в роутер и получаете стабильный интернет по WI-FI, либо пользуетесь модемом в одном стационарном месте, покуда хватает кабеля.

Если модем останется у вас в компьютере, то отключите программу MDMA, отключите плагин с голосом и запустите родную программу от модема. Где уже вы увидите привычные вам «палочки» и, скорее всего, их будет 5 штук уже при сигнале -90 дБ. Операторы считают это шикарным приемом. С помощью родной программы войдите в интернет. Это можно сделать, конечно, и другими способами, но этот самый верный и стопроцентный!

Ну что же, я надеюсь моя статься поможет вам сэкономить нервы и деньги на установку, и конечно же получить стабильный интернет, где бы вы ни находились.

Если у вас остались вопросы, вы можете задавать их в комментариях, и вместе с вами мы допишем статью до более информативного состояния.

---

Понравилась статья? Вы можете оставить отзыв или подписаться на RSS, чтобы автоматически получать информацию о новых статьях.

deepole.ru

Патч антенна 3G — 3G-aerial

Касаясь темы антенн для 3G 4G и Wi-Fi, мы не можем обойти вниманием патч-антенны. Появление таких антенн возникло с развитием микрополосковой СВЧ технологии, в частности теории микрополосковых длинных линий передачи. Впервые идея такой антенны была предложена еще в 1954 году, однако тогда еще не было подложек для печатных плат с небольшими потерями и она была забыта. Второе рождение патч антенны состоялось в 1972 после доклада американца Роберта Мюнсона на научном симпозиуме. Антенна была им разработана для подвижных объектов, да и сейчас она пользуется особой популярностью у фанатов FPV.

Микрополосковые антенны на печатной плате применяются почти в каждом модеме или другом устройстве в качестве встроенной антенны. Такие антенны весьма технологичны и имеют низкую стоимость при массовом производстве. Не считая фрактальных структур, печатные антенны могут быть вибраторными, щелевыми, плоскими двумерными структурами. Последние представляют собой печатный излучатель в виде квадратной (прямоугольной) или круглой (эллиптической) пластины расположенной над слоем диэлектрика с металлическим экраном, другими словами изготовленные на базе двусторонней печатной платы. Это и есть патч-антенны.

Рассмотрим что из себя представляет прямоугольный патч.Это резонансная система с длинами сторон L и W близкими к половине длины волны с учетом укорочения в диэлектрике и влияния экрана. Такую конструкцию можно рассматривать как объемный резонатор открытый со всех четырех сторон. Не вдаваясь в теорию, будем иметь ввиду, что обе стороны с длиной L не излучают, а щели сторон W — излучают. Таким образом такой патч представляет собой стек из двух элементарных полуволновых излучателей.

---

К недостаткам печатных антенн относится их низкий КПД и относительная узкополосность 2Δf/f₀ < 5%.  Для расширения полосы применяют специальные ухищрения, например U-образный вырез в центре патча. Если вместо подложки использовать воздух и увеличить расстояние от экрана, то потери в антенне значительно уменьшаются, а полоса расширяется до 15%. Полоса пропускания прямо пропорциональна отношению h/W. Именно антенны с «воздушной» подложкой стоит применять в диапазонах 3G-4G. Ну и следующий логический шаг. Если к такому воздушному патчу добавить собирающую структуру в виде таких же квадратных пассивных элементов, по типу директоров в Uda-Yagi, мы можем значительно поднять коэффициент усиления такой антенны. Но стоит не забывать, что применение такой конструкции опять же сужает и без того узкую полосу пропускания антенны.

Коэффициент усиления патч антенны варьируется от 5 до 9 dBi и сильно зависит от параметров диэлектрика. Чем выше его диэлектрическая проницаемость, тем меньше размеры патча и направленные свойства антенны — хуже. Кроме того наличие диэлектрика понижает КПД антенны. При запитывании с краю патча, входное сопротивление антенны близко к 100 Ом у «воздушного патча» и в 2-3 раза выше этой величины у печатного. Для согласования с фидером 50/75 Ом точку питания сдвигают ближе к центру патча. При этом сохраняется настройка в резонанс и отпадает необходимость в специальных согласующих устройствах, что является еще одним преимуществом антенны. Хотя никто не мешает применять схемы с четвертьволновыми трансформаторами сопротивлений на микрополосковых линиях. Кроме того, из таких патчей относительно несложно создать многоэтажную антенную решетку с высоким коэффициентом усиления. Именно такие конструкции продаются под именем панельные антенны.

Если к патчу подключить второй фидер по оси Y на таком же расстоянии x₀ от края, мы получим простейшую MIMO антенну, которую можно использовать в ближней зоне приема или как облучатель зеркальной антенны в случае дальней зоны от базовой станции. Срезав два противоположных угла антенны, мы получим круговую поляризацию, но для 3G-4G, Wi-Fi антенны это не актуально.

---

В заключении несколько слов о расчете таких антенн. Их в принципе можно рассчитать с помощью MMANA и подобных ей программ (GAL-ANA, NEC), для этого патч и экран представляют как сетку с очень большим количеством пересекающихся проводов. Но не факт что вы получите правильный результат на выходе. Так что лучше использовать профессиональные электромагнитные симуляторы, которые применяют для расчета метод конечных элементов, например: CST Studio, HFSS, Comsol Multisystems, EM.Cube. Упрощенный расчет можно провести у нас на сайте с помощью онлайн калькулятора патч антенны.

Ссылки по теме:

 

3g-aerial.biz

лайфхак по изготовлению своими руками

Немало людей в современном мире использует мобильный интернет — с помощью него человек может дистанционно общаться, получать информацию и даже работать. Но не всегда провайдер предоставляет пользователям стабильную скорость соединения из-за особенностей приёма связи, который может быть ограничен особенностями рельефа, большим расстоянием до передатчика и прочими факторами.

Самодельная антенна для 3g модема поможет вам улучшить скорость и дальность приёма сигнала. Предлагаем вам несколько инструкций, как сделать антенну для 3G модема своими руками.

Краткое содержимое статьи:

Способ Харченко

Недавно мы писали, как своими руками сделать антенну для приёма телевидения. Но знали ли вы, что аналогичным образом можно сделать самодельную антенну для 3G модема?

Нам потребуется:

• Медный провод или проволока, потребуется участок примерно в 30 сантиметров;
• Коаксиальный кабель сопротивлением 50 или 75 Ом;
• Разъём для подключения антенны к модему;
• Кусок фольги или DVD-диск в качестве рефлектора;
• Инструменты: нож, паяльник, пассатижи, клей, линейка и карандаш;
• Пластиковая крышка от бутылки для разделения антенны от рефлектора.

Изготовление биквадрата Харченко

На фотографиях самодельных антенн для 3G модемов можно увидеть его примерный вид. Для начала необходимо сделать на медной проволоке разметку карандашом: длина внешней стороны каждого из квадратов должна составлять примерно 35-36 мм.

Аккуратно погнуть проволоку по разметке, помогая себе пассатижами. Должна получиться симметричная конструкция из двух квадратов, соприкасающихся углами. Оставшиеся куски проволоки удалить.

Проделать в крышке отверстие, в него продеть конец кабеля. Кабель раздилать, оголив внутренний проводник и экран для пайки.

Дальше следует припаять антенну к кабелю и подключить её к модему. Пайка проходит следующим образом: к середине антенны с одной стороны припаять центральную жилу, с другой — экран. Затем придвинуть крышку к антенне, можно дополнительно укрепить и изолировать конструкцию клеем или герметиком.

Через отверстие вставить диск-рефлектор в провод, продвинуть его к антенне и приклеить к крышке. Припаять к кабелю с другой стороны разъём для подключения к модему. Подсоединить антенну к модему. Наслаждаться результатом своей работы!

Антенна “двойное кольцо”

Следующий способ создания самодельной антенны сложнее в исполнении, но даёт больший эффект. Для его выполнения потребуется:

• Медная проволока или провод;
• Рефлектор — плоская длинная консервная банка, кусок фольги и т.д;
• Коаксиальный кабель с сопротивлением 75 Ом;
• Короткая металлическая трубка, в которую можно продеть кабель;
• Разъём для подключения антенны к модему;
• Инструменты: паяльник, нож, линейка и карандаш.

Подробная инструкция по изготовлению:

• Поищите в Интернете схему Bi-Loop антенны для 3g модема  — на ней вы увидите похожую на антенну Харченко конструкцию, но в виде двух колец;
• Сделать карандашом на проволоке разметку: для волн длиной 2050 МГц длина каждого кольца должна составлять примерно 146 мм;
• Аккуратно согнуть из проволоки двойное кольцо. Также можно изготовить два кольца с зазорами длиной примерно 3 мм и припаять их концами друг к другу, оставив зазоры открытыми;
• Изготовить рефлектор. Минимальные размеры: высота — 120 мм, ширина — 170 мм. Подойдёт любая металлическая панель, из подручных средств можно использовать фольгу или жесть от консервной банки;
• Проделать посередине рефлектора отверстие, через которое вставить металлическую трубку —со стороны соединения с антенной длина трубки должна составлять примерно 18 мм! Припаять трубку к рефлектору с другой стороны;
• Разделить ножом кабель: экран следует запаять, а проводник слегка оголить;
• Продеть кабель в трубку и припаять к ней антенну: верхнюю часть следует припаять к проводнику, а нижнюю — к медной трубке;
• Запаять трубку и оплётку кабеля;
• Дополнительно для усиления сигнала можно использовать спутниковую тарелку, установив готовую антенну на кронштейн;
• Другой конец кабеля следует соединить с разъемом для подключения к модему с помощью паяльника;
• Подключить антенну к модему. Готово!

Теперь вы знаете несколько способов, как сделать антенну для 3G модема своими руками. Приведённые выше способы должны помочь вам решить проблемы с низкой скоростью интернет-соединения.

Фото антенн для 3g модема

tytmaster.ru

3G антенна своими руками из спутниковой антенны.

Здравствуйте друзья! Сегодня мы поговорим о том, как можно усилить слабый сигнал вашего 3G модема. Многие граждане, активно пользуются 3G интернетом, доступ к которому в основном предоставляют мобильные операторы, так называемая «великая тройка» Мегафон, Билайн и МТС. Но «покрытие» 3G есть не везде, и причина тому заключается в том, что сотовые вышки мобильных операторов, не все имеют широкополосный доступ к сети. Если ваш модем находится далеко от такой вышки, то он не будет регистрироваться в 3G протоколах, и вы будите пользоваться обычным GPRS, скорость которого, как известно, оставляет желать лучшего. Но если улучшить приемные свойства 3G модема, подсоединив к нему внешнюю антенну, можно добиться стабильного подключения к 3G. Такую 3G антенну не сложно сделать самому, своими руками. Я расскажу, как можно усилить 3G сигнал с помощью обычной спутниковой антенны.

Надо сказать, что 3G интернет в нашей стране пока ещё удовольствие не дешёвое, поэтому к нему следует подключаться, если никакой другой альтернативы нет. Как, например, у меня на даче. Купив USB 3G модем от мегафона, и подсоединив его к ноутбуку я, конечно, обнаружил, что он работает через GPRS. Узнав расстояние до ближайшей 3G вышки, 10 км, я решил усилить сигнал с помощью обычной спутниковой антенны, диаметр зеркала которой 55 см. Такая антенна поставляется в комплекте «Триколор ТВ». Модем, который я приобрел по акции за 900 р., HUAWEI E1550 может принимать данные со скоростью до 3,6 Мбит/с, и используется всеми тремя операторами. К тому же его не сложно прошить для работы с тремя сим-картами. Модем подсоединяется к компьютеру через USB-порт, и не имеет разъёма для подключения внешней антенны.

USB 3G модем HUAWEI E1550

Как будет работать антенна? Зеркало спутниковой антенны имеет свойство отражать радиоволны, и фокусировать их в одной точке пространства, 3G стандарт работает на частоте 2100 МГц, сигнал такой частоты, отлично отразится от металлического зеркала антенны, нам остаётся только разместить в этой точке наш модем и настроить максимальное значение сигнала, поворачивая её и направляя на ретранслятор. Для начала, модем нужно закрепить в конвертородержателе, таким образом, что бы передняя его часть была направлена к зеркалу, т. е. располагалась в фокусе. К USB папе модема подсоединяем USB маму кабеля-удлинителя для USB устройств, который можно купить в любом компьютерном магазине. Кабель должен быть достаточной длинны, что бы его хватило от антенны до порта компьютера, я например, добился этого сочленив два таких кабеля по 2,5 метра, и того у меня получилось 5м., мне вполне хватило. USB удлинитель нужно использовать качественный, обычный тонкий шнурок тут не подойдет. На фото видно как должна быть устроена такая антенна. Закрепить 3G модем в конвертородержателе можно разными способами, например, используя изоленту. Так же следует подумать о том, как защитить модем от воздействия атмосферных осадков. Я приспособил для этих целей пластиковую бутылку из под минералки ёмкостью 0,5 литра, один мой товарищ, который так же собрал подобную антенну, по моему образу и подобию, использовал для этих целей обычный целлофановый пакет, обернув им модем в несколько слоёв и закрепив его той же изолентой. Что касается низких температур, то могу сказать, что мой модем работал прекрасно, когда за бортом было -25°C, работа при более низких температурах не тестировалась, поэтому как модем будет работать при температуре ниже -25 сказать не могу.

Конструкция 3G антенны

Настраивалась антенна очень просто. Я прикрепил её к стене дома, и направил в ту сторону, где как мне было известно, находилась 3G станция, и просто поворачивал вокруг оси и по вертикали, пока не увидел в левом нижнем углу интерфейса программы MegaFon Internet регистрацию в 3G протоколе. Программа, которую вы запускаете всегда, когда хотите подключиться к интернету, и с помощью которой происходит контроль над подключением (проверка баланса, подсчёт трафика, отправка смс и т. д.), в моём случае это MegaFon Internet, имеет в левом нижнем углу индикатор сети. Если этот индикатор показывает EDGE или GPRS значит, скорость вашего интернета составит не более 128 Кбит/с. Это не 3G. Если модем регистрируется в 3G, то индикатор отобразит HSDPA или WCDMA протоколы. HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) – высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии. WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) – широкополосной множественный доступ с кодовым разделением каналов. Работа модема в стандарте WCDMA позволяет ему принимать и отправлять данные по беспроводной линии на скорости до 42 Мбит/с, но напомню, что мой модем HUAWEI E1550 позволяет работать на скорости не более 3,6 Мбит/с, чего вполне достаточно для нормального интернета. К тому же тарифные планы операторов ограничивают скорость, по принципу плати больше денег, получишь большую скорость.

Сигнал без антенны:

Сигнал с антенной:

Без использования антенны, мой 3G модем отображал на индикаторе полную антенну EDGE, соответственно скорость передачи данных, не поднималась выше 128 Кбит/с, и страница Яндекса грузилась 1-2 мин. Моей целью было добиться стабильного сигнала 3G. С помощью спутниковой антенны этого удалось сделать. Модем показывал уверенную регистрацию в WCDMA стандарте, иногда проскакивал HSDPA. В итоге получили совсем другую скорость соединения.

При настройке антенны, важную роль может сыграть высота и условия прямой видимости между вышкой и антенной, наличие большого количества внешних преград повлияет на сигнал. От этого может спасти высота, т. е. поднятие антенны над преградами. Поэтому, для определения точного места крепления антенны, следует попробовать определить его экспериментально, держа антенну в руках. Так же такую антенну можно собрать на базе рефлектора от MMDS антенны, и в следующих статьях блога я обязательно расскажу о конструкции такой антенны, поэтому подпишитесь на RSS, чтобы не пропустить интересный материал. Успехов вам в ваших экспериментах, и если возникнут вопросы, я с удовольствием отвечу на них в комментариях или на форуме.

Дополнения к статье.

Качество сигнала 3G лучше отслеживать в специальных программах MDMA и Wlan Expert.

Как изготовить самодельный USB удлинитель для модема?

“Спутниковая антенна для усиления 3G, 4G” – дополнение к данной статье.

Антенна Харченко для 3G

 

bloganten.ru

Как рассчитать антенну? — 3G-aerial

Написать эту статью нас побудили некоторые комментарии на сайте, а особенно комментарии к нашим Android приложениям. Многие анонимы считают, что им достаточно ввести любые исходные данные в калькулятор и они получат готовую антенну на выходе. А когда они на выходе получают например диаметр провода в 60 мм, то возмущению нет предела. Дело в том, что калькуляторы — это не универсальные инструменты, они имеют определенные ограничения в применении. Чтобы понять как правильно ими пользоваться нужно прежде всего понять как вообще рассчитываются антенны…

Прежде всего необходимо отметить, что традиционные методы расчета электрических цепей с простыми формулами, типа закона Ома, для расчета антенн не годятся. Поэтому гуглить по запросу «формула расчета антенны Харченко» бессмысленно. Такой формулы просто нет. При расчете необходимо учитывать, что размеры антенны соизмеримы с длиной волны, а также интенсивный процесс излучения электромагнитной энергии в пространство. Эти два обстоятельства значительно усложняют теорию и методы расчета, т.к. для того чтобы определить конфигурацию поля излучения необходимо знать характер распределения токов в антенне, на который, в свою очередь влияет само поле излучения. Вот такой заколдованный круг ребята! В результате мы имеем дело с суровым матаном: И это довольно простой пример из теории, реальность намного суровее. Дело в том, что сама теория и методы расчета постоянно усложнялись по мере развития радиотехники.

1. На первом этапе после изобретения радио использовались сверхдлинные и длинные волны с длиной волны, измеряемой километрами. При этом размеры антенн были намного меньше длины волны и для их расчета вполне себе годилась теория электрических цепей. Добавились только несколько новых понятий, таких как сопротивление излучения, кпд антенны. Такие антенны условно можно назвать “точечными”. Их с неплохой точностью можно рассчитывать просто как набор из сосредоточенных элементов — индуктивностей, емкостей, сопротивлений.
2. В середине 20-х годов прошлого века началось активное освоение средних и коротких волн. Началось применение антенн, состоящих из вибраторов, длины которых сравнимы с длиной волны. Такие антенны условно можно назвать “линейными”. Для этого класса антенн потребовалось развитие теории, основанной на теории длинных линий и теории излучения комбинации линейных токов.
3. Во второй половине XX века начал активно осваиваться СВЧ диапазон с применением антенн, у которых все три пространственных измерения сравнимы с длиной волны. Такие антенны условно назовем “объемными”. При этом теория перешла к еще более суровому матану. Расчет сводится к решению векторных волновых уравнений электромагнитного поля в комплексной форме при сложных начальных и граничных условиях. Причем решение таких уравнений аналитическим путем чаще всего невозможно. Необходимо применять численные математические методы с итерацией. К счастью подоспевшая цифровая революция значительно облегчила эту задачу. Появились программы, позволяющие автоматизировать эти рутинные сложные вычисления.

Среди радиолюбителей наиболее популярны бесплатные программы, основанные на ядре NEC — MMANA-GAL и 4NEC2. Эти программы работают с антеннами, представленными как набор линейных проводов. Причем проводов бесконечно тонких. Провода программно разбиваются на сегменты, в пределах которых плотность тока считается постоянной. Реальная толщина провода учитывается отдельным алгоритмом, однако такое упрощение приводит к некоторым ограничениям в расчетах, о которых многие забывают:

• Диаметр провода не должен превышать 0.02λ;
• Длина сегмента должна быть меньше 0.1λ;
• Длина сегмента должна быть меньше расстояния между ближайшими проводами;
• Длина сегмента должна быть больше диаметра провода;

Это неполный список, но из него понятно, что на ДМВ и тем более на СВЧ выполнить все эти требования не всегда удается. Другими словами программы на ядре NEC хорошо работают с “линейными” антеннами и разработчик должен понимать что он делает и внимательно следить за правильностью модели.

Еще одну важную особенность проектирования антенн разберем на примере той же антенны Харченко. В принципе, рамки у этой антенны можно изогнуть совершенно любым способом, Как квадраты или ромбы с равными сторонами или как четырехугольники с неравными сторонами. Другими словами существует бесконечное число вариантов формы антенны, причем любой из них можно согласовать с фидером на рабочей частоте. Если считать, что рамки должны быть симметричны и одинаковы, то число степеней свободы по которым можно изогнуть рамку можно сократить до трех. А вот у Yagi-Uda таких степеней свободы на два порядка больше. Какой же вариант выбрать для заданных характеристик антенны? Какой самый оптимальный? Это очень трудные вопросы и раньше, в до-цифровую эпоху, они решались путем кропотливых, длительных экспериментов со сложными измерениями в специальной камере. Причем нахождение такого оптимального варианта конструкции не всегда было успешным и  считалось большой удачей. Такой антенне обычно присваивали имя автора этого варианта, также как кометам присваивают имя их первооткрывателя. Сейчас перебор вариантов и выбор оптимального можно поручить компьютеру. Пример — скрипт Н.Младенова. На поиск оптимального варианта формы антенны с помощью такого скрипта уходят сотни часов машинного времени, ребята. А вы при этом ищете какую-то «формулу для расчета».

В профессиональной среде разработчиков СВЧ антенн наиболее популярны программы CST STUDIO и ANSYS HFSS. Они уже лишены подобных недостатков, поскольку, говоря просто, вместо “линии” работают с “плоскостью” и модели в них более реалистичны. Кроме того, они учитывают влияние диэлектриков и других материалов, что на СВЧ уже критически важно. Они более требовательны к ресурсам компьютера и в них тоже нельзя работать по принципу “ нажал кнопочку — получил ответ”. Разработчик должен иметь солидную теоретическую подготовку чтобы достичь желаемого результата.

Как видим все профессиональные программы требуют, чтобы пользователь был “на ты” с электродинамикой и теорией антенн. Зная теорию, он должен сам создать реалистичную модель антенны, проверить ее на отсутствие косяков и ляпов. Программа только поможет рассчитать и оптимизировать характеристики антенны. Где уж там “нажал кнопочку — получил ответ”!  Я уже уверен, что вашей голове, уважаемый аноним, созрел вопрос: “Ну если уж все так сложно, как же работают ваши калькуляторы на сайте и в андроид-приложениях, не фейковые ли они?” А специалисты вообще однозначно и не глядя скажут, что любые “калькуляторы” — это фейк. Но это не так. Большинство наших калькуляторов базируются на уже рассчитанных компьютерных моделях и основаны на принципе масштабирования размеров относительно частоты. Большинство “линейных” проволочных антенн допускают такое действие в широком диапазоне частот. При этом меняются все пространственные размеры, включая диаметр провода. В программах MMANA и 4NEC2 есть даже соответствующие опции в меню. Ограничения наступают когда вы получаете “неудобные” размеры, типа упомянутого диаметра провода 60 мм. В этом случае очевидно нужна уже другая модель, с другими размерами и просто калькулятор не годится. Конечно же пересчитывать новые модели в симуляторах под все ваши хотелки мы не в состоянии, поэтому вопросы: «А что если я возьму другой диаметр (или форму) провода?», мы оставляем без ответа. Обращаем только внимание, что замена провода, либо листового металла на фольгированный стеклотекстолит без перерасчета в симуляторе совершенно не допустима. Некоторые антенны, например Wi-Fi “пушка” имеют в своем составе немасштабируемые элементы и допускают небольшое масштабирование, не более ±30% от частоты на которой была рассчитана модель (в данном случае 2400МГц). Пересчет дальше по частоте не гарантирует успех. Отдельные калькуляторы, например калькулятор антенны Yagi-Uda DL6WU используют проверенные методы, разработанные еще в доцифровую эпоху, но также основаны на принципе масштабирования.

---

В любом случае вы должны понимать, что вы делаете. Принцип “нажал кнопочку — получил лайк в карму” — это не наш принцип. Пересчитывая СВЧ антенну на КВ вы действительно получите фейк. Один из анонимов под ником “Мастер-Тюмень”, подбирая “научным тыком” размеры, упорно пытался рассчитать петлевой вибратор на 50 Ом для частоты 27 МГц. Получив на выходе ахинею, долго возмущался в комментах. А петлевой вибратор Пистолькорса — это, как никак, основы теории антенн.  Мы не можем поставить защиту на наши калькуляторы от таких “мастеров”. Поэтому вникайте в матчасть, ребята. Кто не хочет, мы не виноваты…

Ссылки по теме:

 

3g-aerial.biz

No related posts.