пассивная антенна для сотового телефона
Советы по выбору усилителя сигнала сотовой связи 2G/3G/4G/5G
Статья о вариантах усиления сигнала сотовой связи на различных объектах: дача, офис, склад. так же краткий обзор популярных предложений на рынке.
Существует два основных варианта усиления сотовой связи:
Первый вариант для усиления интернета 3G/4G/5G, не усиливает голосовую связь в обычном для нас формате (но можно пользоваться звонками через мессенджеры: WhatsApp, Viber, Skype, Telegram).
Второй вариант универсальный – усиливает интернет и голосовую связь, но имеет ряд ограничений (о ограничениях ниже).
Усиление 3G/4G-интернета с помощью антенны, модема и Wi-Fi-роутера
Система состоит из двух узлов: антенна на улице и модем + Wi-Fi-роутер внутри помещения.
Внешняя антенна для 3G/4G модема/роутера
4G-модем, подключенный переходниками к уличной антенне и вставленный в Wi-Fi-роутер
Как это работает? Антенна направлена в сторону предполагаемой базовой станции сотового оператора. Дальше сигнал попадает на 4G-модем с роутером, который раздает интернет путем распространения Wi-Fi сигнала. Вариант популярен среди частных мастеров по установке дачного интернета. Дешево и работает!
Wi-Fi-роутер со встроенным 3G/4G-модемом
Если брать модем и роутер отдельно, то кабель, идущий от уличной антенны, попадает на модем через переходники с тонким кабелем и очень маленькие СВЧ-разъемы TS-9 или CRC-9. Во-первых, это достаточно ощутимые потери уровня и качества сигнала, во-вторых, механически не надежно. Например, протирая пыль, вы легко можете повредить разъем на модеме, и, как следствие, придется покупать новое устройство.
Решается это просто – достаточно изначально купить роутер с уже встроенным 4G-модемом. Например, на нашем рынке продается несколько моделей роутеров компании Huawei. Без рекламы: работают отлично и разъем у них надежней – SMA.
Huawei-роутер со встроенным 4G-модемом
Почему частные мастера предлагают модем и роутер по отдельности? Ответ простой: ценовая маржа больше.
Что такое MIMO-антенна и для чего она нужна
MIMO-антенна для интернета 3G/4G
MIMO-антенна – устройство, имеющее два параллельных коаксиальных кабеля, идущих до модема/роутера. Из практики это означает, что прирост скорости интернета на прием будет от 0 до 20%, а на отдачу – 50-100%. Нужно тем, кто пользуется видеосвязью или удаленным видеонаблюдением, т.е. активно использует исходящий канал интернета. В других случаях практической пользы нет.
Параболическая антенна и антенны с высоким коэффициентом усиления
Параболическая антенна имеет высокий коэффициент усиления – обычно от 25 дБ и более. Многие потребители при выборе антенны смотрят именно на этот параметр. Однако это ошибочно, объясню почему…
Параболическая 4G-антенна с высоким КУ
Во-первых, антенна с таким высоким КУ имеет крайне узкую диаграмму направленности, и отклонение направления на 1-2 градуса уже уменьшает КУ до значений 0-3 дБ! То есть о самостоятельной установке на крыше и тем более на мачте речь уже не идет.
Диаграмма антенны с КУ=16 дБ:
Диаграмма направленности панельной антенны с КУ=16 дБ
Видно, что при отклонении в 5-10 градусов КУ сильно не меняется, а при отклонении, например, в 25 градусов КУ антенны равен почти 2 дБ.
Диаграмма антенны с КУ=27 дБ:
Диаграмма направленности параболической антенны
Видно, что при отклонении в 2-3 градуса КУ равен практически нулю.
Во-вторых, антенны с узкой диаграммой направленности (т.е. с высоким КУ) плохо ловят отраженный и рассеянный сигнал, что ощутимо уменьшает такой параметр, как качество сигнала (отношение сигнал/шум). Например, лес достаточно сильно рассеивает сигнал.
Распространение сотового сигнала в пространстве
В роутерах и модемах качество сигнала обозначается как RSRQ и SINR. А интернет в первую очередь зависит именно от качества сигнала, а не от его мощности (RSRP или RSSI).
Дед клуб
О сайте
Статьи по темам
вторник, 8 июля 2014 г.
Самодельный пассивный ретранслятор мобильного телефона и интернета.
Да, кстати про поляризацию. В спешке, а может по рассеянности я совсем забыл про неё и уже когда рассматривал фотографии – вспомнил. Базовые мобильные станции сотовой связи имеют антенны с вертикальной поляризацией, а поэтому снасть на удочке необходимо было повернуть на 90 градусов, таким образом, чтобы разрез колец был не внизу, а сбоку, что соответствовало аналогичной поляризации. Тем не менее, радио сигнал удалось поймать даже с горизонтальной поляризацией колец на мачте, несмотря на минимальные потери в 6 дБ из-за несовпадений, опыт удался. А с другой стороны в лесу свои законы и прохождение сигнала с горизонтальной поляризацией в нём лучше.
 |
| Четыре круга лучше двух. Размеры всех окружностей одинаковые. Все размеры такие же, как и в предыдущем опыте. Только длина соединительного коаксиального кабеля (РК75) на этот раз была всего 3 метра. |
Продолжение.
Самодельная патч-антенна GSM 900 для пассивного ретранслятора
Картинки к комментариям.
 |
| Журнал «Радио» 02.1977. Антенная система с усилением 22 дБ. |
 |
| Согласующее устройство для двух антенн. Использован отрезок разомкнутого коаксиального кабеля. F = 900 МГц. |
46 комментариев:
Спасибо отличная статья.
И от меня спасибо! Полностью согласен, отличная статья.
Ретранслятор построен на частоту 900, а встатье пишет что ловил 3g частоты которого 1900-2100. Чудеса электричества или литературный ляп?
UMTS-900 3G на 900 МГц
2 гармоника 1800 Мгц
И не то и не другое, хотя первое теплее.
Размер антенны соизмерим с длиной волны (1, 1/2, 1/4), а это означает, что один и тот же кусок провода будет иметь согласование и усиление в диапазоне кратных частот, а с ростом частоты рабочий диапазон антенны больше.
Для примера, в мобильном телефоне одна антенна, а сам телефон рассчитан на две частоты, 900 и 1800 МГц.
«Гармоники антенны».
«Антенна, как известно, является открытым колебательным контуром, обладающим собственным частотой колебаний. Однако, в отличие от замкнутого колебательного контура, антенна способна также возбуждаться колебаниями, отличающимися от собственной частоты антенны в целое число раз. Эти частоты, на которые антенна является настроенной в резонанс одновременно с основной её частотой, носят обычно название «гармоник антенны». Благодаря гармонике с одной и той же антенной, без её перестройки, можно передавать колебания, отличающиеся по частоте в два или в три раза, то есть работать на основной частоте антенны или же на второй, третьей или другой гармонике». Журнал «РАДИОФРОНТ» 1939 г. 01 стр.22.
Уважаемый В.Ю., спасибо за понятные и подробные статьи. Обязательно испробую эту штуку в одном местечке Краснодарского края. На крыше, если телефон не трогать руками сигнал три, а то и четыре палочки. Внутри дома (саман) сигнала нет. Только вопрос, не лучше ли внутри использовать ненаправленную антенну, чтобы по небольшой комнате можно было перемещаться? И вообще, на каком удалении от антенны возможно наличие сигнала? В идеале хочется, чтобы в любом месте небольшой комнаты (примерно три на три метра) можно было по телефону поговорить.
Полностью солидарен с автором по мнению о рыбалке ) ну и сам занимаюсь «ловлей» сигнала на даче ) Ради теста купил усилитель 3 и 4G РЭМО коннект, попробовал и вернул, т.к. усиление было равно нулю, а с помощью обычной литровой банки пива с модемом внутри сигнал был усилен на 9 Дб. За статью спасибо.
Здравствуйте.
Почему бы не попробовать. Можно использовать покупные антенны.
У антенны L030.15 нереально высокий коэффициент усиления. Чисто коммерческий подход заявлять значения усиления в дБи, поскольку это значение больше, чем выраженное в дБ. Я бы оценил эту антенну в 9 дБ. Практика использования подобного типа антенн показала, что они хорошо работают только в условиях прямой видимости. Так, если на пути антенны лес, холмистая местность или плохие погодные условия все её характеристики сводятся на нет. Не забудьте про затухание в кабеле. На частотах 900 МГц потери усиления на каждые 10 метров коаксиального кабеля, например RG58C/U, составляют примерно 6 дБ. Правильнее будет использовать кабель с волновым сопротивлением аналогичным заявленному сопротивлению антенны.
Многого от пассивного ретранслятора ожидать не приходится, это же не вечный двигатель.
Здравствуйте Вячеслав Юрьевич. Чудесная статья! Респект. Но не пойму я, телефон Нокиа, как на фотке, необходимо держать возле уха во время разговора вместе с кольцами антенны? Хотелось бы услышать Ваш совет и вообще увидеть схемку всего этого «оборудования» : )). Спасибо. С ув. Петрович.
Здравствуйте. У телефона есть кнопка громкой связи, а ещё я рекомендую пользоваться выносной гарнитурой. Мои первые статьи посвящены здоровью. В этих статьях я не советую антенну передатчика (телефона) прикладывать к голове, плотно прижав ладожской.
Здравствуйте Вячеслав Юрьевич. Чудесная статья! Респект. А нельзя ли фотографию получше?
И еще. Встречал в одной похожей статье, что антенну выгибают из чего угодно, только не из меди.
Куды крестьянину податься? Может, речь про скин-эффект?
Здравствуйте. Из чего «выгибают антенну»? Наверно заметили, что антенна не стационарная, а сделана из силового провода от электропроводки и сам пост предлагает, как в полевых условиях осуществить радиосвязь, используя подручные материалы. Да медь дороже алюминия и на воздухе окисляется, а поэтому требует дополнительного защитного покрытия, однако вполне пригодна для проведения опытов. Кстати электропроводка из алюминия практически уже не используется из-за потерь, а пайка алюминия связана с применением активных флюсов, что не приемлемо для изготовления антенн. По поводу скин-эффекта. Радиоволны распространяются по поверхности материала, поэтому поверхность материала должна обладать лучшей проводимостью (у меди она лучше, чем у алюминия). Сама поверхность не должна иметь шероховатость, то есть должна быть зеркально гладкой, правда это больше относится к более высоким частотам. Кстати со временем поверхность алюминия под воздействием внешних условий превращается в кашу. Тем не менее, для самодельных антенн я рекомендую применять металлопласт. Это высококачественный алюминий, защищённый пластиком.
По поводу фотографий. Сомневаюсь, что могу в ближайшее время чего-нибудь найти. Прошло 2,5 года после написания этого поста с активными ссылками, которые возвращают к предыдущим и последующим постам с дополнительными фотографиями аналогичных антенн.
Алюминиий можно паять без активных флюсов. На место пайки можно нанести силиконовую смазку или касторку. Под слоем вещества зачистить ножом и нанести припой (залудить).
Алюминиевый провод привлекателен своей ценой, что небезынтересно, когда что-то не пошло, но затраты были не велики.
Скин слой на частотах в 900 МГц надо подсчитать. Не так он и тонок.
Я проконсультировался со связистом, тот сказал, что в условиях застройки многоквартирными домами часто имеет место не затухание от расстояния, а интерференция радиоволн, из-за которой возникают зоны, где отраженный волны гасят основную.
Пассивный способ добывания 3G из воздуха
Дополнительная антенна: есть ли реальная польза и стоит ли овчинка выделки? Надеяться на чудо не следует, но толк есть, и в «пограничных» зонах слабого приема антенна помогает.
Пассивная антенна со «звонким» названием «Усилитель интернет-сигнала» изготавливается на Саратовском электромеханическом заводе РЭМО. Изделие сравнительно новое и обладает целым рядом важных потребительских преимуществ. Главный недостаток — сравнительно небольшая эффективность антенны, это расплата за простоту, удобство и универсальность. Нужно хорошо понимать, что антенна не является джинном из бутылки и несуществующий сигнал из эфира не вытащит. И очень слабый сигнал в сильный тоже не превратит. Основное назначение устройства — получить стабильную работу модема в условиях неважного приема, возможно, несколько улучшить скоростные показатели в условиях приема хорошего.
Лирика
В зонах слабого приема дополнительные антенны применяют со времен первых сетей мобильной связи, легендарное по своей простоте и эффективности решение — дешевая автомобильная антенна, поставленная на металлический лист на чердаке дачного домика. Выручала многих на границе зоны приема.
Многие еще помнят, как раньше в обзорах телефонов особое внимание уделяли характеристике чувствительности, а неудачный в этом смысле радиоблок мог здорово подпортить имидж в остальном удачной модели. А специальные выдвижные антенны в телефонах? Много чего интересного придумывали для того, чтобы «дотянуться» до базовой станции в условиях плохого приема. Сейчас эта проблема во многом утратила актуальность, так как покрытие сетей значительно улучшилось.
Однако если телефоны в большинстве случаев неплохо справляются со своей задачей передачи речи, то качество работы модема сильно зависит от мощности сигнала и удаленности базовой станции. Лучше прием — выше скорость передачи данных и устойчивее соединение. Поэтому обитатели «неудачных» мест и живущие на первых-вторых этажах обзаводятся кабелями подлиннее и стараются найти для модема удачное местечко у окна. Бывают и совсем экстремальные варианты вроде привязывания модема к концу высунутой в форточку удочки. Появление сетей третьего поколения вызвало новый всплеск интереса к этому вопросу, появилось много желающих «дотянуться» до пока еще не повсеместно установленных БС 3G. В том числе и в Москве, где непростое взаимодействие операторов с военными вылилось в слабое и «пятнистое» покрытие территории города. Классическое решение в виде выброшенного за окно модема с надетым на него презервативом по-прежнему актуально и работает, но комнатная антенна удобнее и эстетичнее. Особенно в осенне-зимний период, когда окно иногда хочется закрыть.
Конструкция и характеристики
Антенне дали многообещающее название «Усилитель интернет-сигнала» и присвоили имя «Connect». Что-то знакомое, правда? «Connect» является пассивной параболической антенной и никаких усилителей в себе не содержит. Цитата из описания:
«Устройство предназначено для обеспечения стабильного доступа в Интернет через USB-радиомодемы в зонах неуверенного приема сигнала сетей GSM (GPRS/EDGE), 3G (HSDPA/HSUPA/WCDMA) и 4G (HSPA+, Lte, WiMax) любых операторов. Также устройство может быть использовано для увеличения дальности работы USB-оборудования WiFi и Bluetooth. Конструкция устройства позволяет разместить радиомодем в зоне максимального уровня радиосигнала, например у окна, а также дополнительно усилить его (благодаря формированию диаграммы направленности). Используя устройство «Connect» Вы сможете комфортно пользоваться мобильным Интернетом там, где раньше доступ был затруднен».
Технические характеристики устройства:
В симпатичной коробочке несложный «конструктор», минут за десять справитесь. Или за пять, если воспользуетесь подробным описанием процесса сборки, заботливо размещенном на сайте изготовителя устройства.
Замок для крепления хвостовика USB-кабеля подойдет для большинства USB-удлинителей, хотя мне в своем «зоопарке» удалось найти один особенно «упитанный» экземпляр, гнездо которого оказалось слишком велико для механизма фиксации кабеля. А свой соединительный кабель вам может понадобиться: с входящим в комплект 5-метровым кабелем у меня ни один из трех разных 3G-модемов так и не заработал. Windows XP упорно сообщала о найденном неопознанном USB-устройстве. Справедливости ради нужно отметить, что «Инструкция по эксплуатации» о такой возможности предупреждает. С модемом Yota комплектный кабель не тестировался, а 3G-модемы не все работают и с трехметровым шнуром, с двухметровым проблем нет.
Одно из основных преимуществ антенны — отсутствие лишних проводов и соединителей, которые неизбежно появляются при подключении к модему дополнительной внешней антенны. К тому же, антенные гнезда предусмотрены далеко не во всех устройствах, разъемы бывают разные и т.п. А в нашем «Connect» все просто, универсально и совместимо практически с любым модемом.
Предусмотрена регулировка расстояния от модема до параболического отражателя антенны. Пользователю предлагают использовать метод научного тыка для выяснения оптимального расстояния для конкретного устройства. Жаль, что «Инструкция» умалчивает о рекомендуемом положении хотя бы для большинства 3G-модемов, габариты которых практически одинаковы, плюс-минус несколько миллиметров.
Наверное, разумно закрепить кабель так, чтобы светодиод модема «смотрел» назад, через прорези в антенне его будет хорошо видно.
Пристроить к антенне телефон для его использования в качестве модема я не пробовал, но любители поэкспериментировать и с таким вариантом наверняка найдутся. Хотя особого смысла в такой конструкции нет: по личному опыту, даже не самый удачный модем цепляется за 3G-сеть лучше телефона. Еще любопытно будет прикрутить к устройству какое-нибудь «яйцо» с Wi-Fi-хотспотом и посмотреть на эффект. «Инструкция» нам обещает увеличение дальности приема/передачи, вполне может пригодиться для организации комфортного интернет-браузинга на дачном участке без отрыва от процесса вскапывания огорода.
Работа
После некоторого шаманства удалось обнаружить оптимальное направление антенны (окна выходят на разные стороны), и в этой найденной позе антенна заработала неплохо. Ровно-стабильно, на приличной скорости, без провалов-замираний и разрывов соединения.
На графике выше — результата просмотра подряд нескольких коротких видеороликов на Youtube.
В части скорости приема данных спидтест не врет, контрольный файлик весом около 9 мегабайт был благополучно доставлен со средней скоростью 1 Мбит/с.
С передачей данных все далеко не так радужно, несколько попыток отправить файл через разные почтовые серверы стабильно давали средний результат порядка 140 Кбит/с. Спидтест обманывает? Надо будет при случае погонять прием-передачу на разных сетях и сравнить с показаниями спидтеста.
Разворот антенны на 90 градусов явно ухудшал качество приема сигнала, появлялись явные «замирания» и значительный разброс в показаниях спидтеста.
Наконец, серия замеров скорости без антенны и с модемом почти в том же положении. Я бы сказал, что эффект предсказуем: несколько хуже, чем с удачно направленной антенной и заметно лучше, чем с направленной неудачно.
В качестве резюме могу только повторить: антенна работает, и определенный эффект есть, но рассчитывать на чудеса ускорения не следует. Немного быстрее и, пожалуй, стабильнее. Т.е. в ситуации неплохого сигнала и стабильной работы модема экспериментировать с антенной особого смысла не вижу, а в ситуации почти полного отсутствия сигнала антенна его «из воздуха» не вытащит. Но штука интересная и в условиях неважного приема вполне может помочь.