Входное сопротивление антенны планшета

Входное сопротивление антенны планшета

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.

На тему дополнительных антенн для улучшения работы беспроводного Интернета существует много разной и, часто, противоречивой информации. В данной статье хотелось бы поделиться личным опытом по изготовлению и опробованию различных вариантов несложных антенн, доступных для повторения в домашних условиях, без применения громоздких расчетов, дорогостоящих или сложных в изготовлении элементов.

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):

Рисунок 2. Рисунок 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.

Рисунок 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).

Рисунок 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).

Рисунок 6. Рисунок 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.

Рисунок 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.

Рисунок 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!

Читайте также:  Мебель из ротанга отзывы долговечность

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.

Чтобы не быть голословным, приведены скриншоты с уровнями сигнала и скоростью Интернет-соединения при использовании антенны описанной выше конструкции (Рисунки 10 и 11).

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.

На тему дополнительных антенн для улучшения работы беспроводного Интернета существует много разной и, часто, противоречивой информации. В данной статье хотелось бы поделиться личным опытом по изготовлению и опробованию различных вариантов несложных антенн, доступных для повторения в домашних условиях, без применения громоздких расчетов, дорогостоящих или сложных в изготовлении элементов.

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):

Рисунок 2. Рисунок 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.

Рисунок 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).

Читайте также:  Творог из домашнего молока в духовке
Рисунок 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).

Рисунок 6. Рисунок 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.

Рисунок 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.

Рисунок 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.

Чтобы не быть голословным, приведены скриншоты с уровнями сигнала и скоростью Интернет-соединения при использовании антенны описанной выше конструкции (Рисунки 10 и 11).

На тему дополнительных внешних антенн для сетей 3G есть много противоречивой информации на различных сайтах. Имеется в виду как конструкция самих антенн, так и размеры ее составных элементов. Я и сам столкнулся с такой проблемой, как крайне неудовлетворительное качество работы 3G модема и низкая скорость соединения при удаленности от ближайшей антенны сотового оператора. Поэтому пришлось перепробовать множество различных вариантов, предлагаемых, в частности, в интернете. Варианты с выносом самого модема «на улицу» при помощи USB удлинителя отпали сразу. Во-первых, при большой длине такого удлинителя модем может просто не работать (падение напряжения питания, некачественные провода и экранирование), а во-вторых – модем в принципе не предназначен для работы в уличных условиях. Влага и перепады температур вряд ли позволять ему работать нормально долгое время. Поэтому стояла задача найти приемлемый комнатный вариант направленной антенны и, судя по многочисленным положительным отзывам, таким вариантом может являться «зигзаг Харченко» (или «Би-квадрат»).

Вариантов изготовления такой антенны множество, в том числе и на зарубежных сайтах. Конструкция и размеры при этом отличаются, так что пришлось сделать более десятка различных предлагаемых вариантов, чтобы найти наиболее приемлемый и реально действующий на практике.

Есть специальные программы для расчета 3G антенн, можно воспользоваться ими, но в данном случае размеры антенны можно легко подсчитать, зная нужную нам рабочую частоту – 2100 МГц (для 3G сигнала). Рассчитываем длину волны, для этого нужно разделить скорость распространения радиоволн (300000 км/сек) на частоту: 300000 / 2100000 = 0, 143 м. Периметр рамки должен быть равен длине волны, то есть 143 мм, тогда сторона квадрата будет составлять : 143 / 4 = 35,75 мм. Во многих же источниках даны совершенно разные длины сторон — от 27 до 53 мм… Очевидно, что такие антенны рассчитаны уже на другой диапазон частот (GSM или Wi-Fi или вообще неведомые мне) и хорошо работать будут только в этом диапазоне. Для случая с 3G сигналом антенна будет выглядеть так:

Для ее изготовления потребуется медный провод диаметром 2,5…4 мм (можно использовать алюминиевый или стальной, но их сложно паять, а стальной еще и изгибать). Провод нужного диаметра можно взять, например, из силового кабеля NUM 3х2,5 (2х2,5) или подобного. Периметр каждого квадрата равен длине волны – 143 мм. Поскольку антенна у нас состоит из двух квадратов, то понадобится отрезок провода, равный 2 х143 мм = 286 мм.

Коэффициент усиления антенны примерно 6 дБ. При ее изготовлении все размеры нужно соблюдать как можно точнее, от качества ее 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 соблюдение размеров антенны важно. Чтобы увеличить усиление до 9 дБ, можно применить рефлектор – металлическую пластину размерами на 10 % больше площади антенны (в разных источниках приводятся разные размеры рефлекторов. На практике увеличение размеров рефлектора не критично, то есть он может быть больше).

Рефлектор можно сделать из любой металлической пластины или даже из сетки/решетки с некрупными ячейками. Можно также взять, например, фанеру или толстый картон и наклеить на него фольгу. Расстояние от рефлектора до антенны тоже важно, от этого зависит, например, входное сопротивление. Теоретически (из разных источников) это расстояние должно составлять четверть длины волны, в нашем случае: 143 / 4 = 35,75 мм. Но моя антенна, например, лучше работает при расстоянии 18 мм (это получается 1/8 длины волны). Видимо так она лучше согласуется по сопротивлению с используемым мною соединительным кабелем (обычный «совдеповский»телевизионный антенный кабель).

Немного о кабелях. Они бывают, во-первых, разного качества, во-вторых – волновое сопротивление может быть 50 или 75 Ом, это нужно учитывать. Сопротивление беспроводных модемов, насколько мне известно, равно 75 Ом. Поэтому лучше, конечно, использовать 75-омный кабель. Судя по многочисленным рекомендациям, лучше использовать кабель марки 10D-FB, 8D-FB, 5D-FB (в порядке ухудшения качества) из-за малых затуханий. Похуже кабель RG-8X, RG-6. Поэтому при большой длине кабеля выбирайте более качественный вариант, иначе можно потерять все то «усиление», которое получим от самодельной 3G антенны. Предлагаю делать вариант антенны с возможностью изменять расстояние от антенны до рефлектора и подбирать оптимальное расстояние при настройке. Для этого берем отрезок медной трубки подходящего диаметра (туда должен входить наш кабель), можно взять от телескопической антенны для приемников/телевизоров:

Читайте также:  Бортовой компьютер сигма ваз 2110

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.

Сквозь эту трубку пропускаем кабель, конец которого очищен от изоляции и экрана:

Вставляем трубку с кабелем в отверстие рефлектора и припаиваем антенну:

В разных источниках присутствует и разная информация о том, должен ли быть контакт трубки с рефлектором, или же ее надо изолировать. Пробовал делать и так, и этак – разницы никакой нет. При точно выдержанных размерах и правильно установленном расстоянии от рефлектора до антенны все работает нормально.

Плоскость 3G антенны должна быть строго параллельна плоскости рефлектора. Таким образом мы получим конструкцию, которая позволить нам двигать трубку, увеличивая или уменьшая расстояние от антенны до рефлектора. Вес антенны небольшой и в принципе она нормально держится на пайке. Но для большей прочности после настройки лучше все же использовать «подкладки» из диэлектрика (пластик, кусочки текстолита и др.) по краям антенны, как показано на фото ниже:

Потому что даже небольшой перекос и не параллельность могут сильно снизить уровень сигнала. Кабель лучше всего припаять напрямую к антенне, но можно сделать и разъемную конструкцию, закрепив ВЧ разъем на обратной стороне рефлектора или на небольшом отрезке кабеля:

В своём варианте использовал антенный разъем от ДМВ блока телевизора, но для таких частот конечно лучше применить специальные ВЧ разъемы, как на фото ниже:

Ну и теперь соединяем антенну с модемом. Если на вашем модеме есть внешнее антенное гнездо, то вам повезло) и нужно только купить соответствующий ответный разъем и подпаять его к кабелю. Если же антенного разъема нет, как, например, у меня, то нужно сделать своеобразный адаптер, который просто надевается на модем снаружи и передает сигнал на встроенную антенну модема методом переизлучения. На одном из сайтов недавно видел такую вот конструкцию :

— из медной фольги вырезаем полосу шириной 45 мм, обворачиваем ею модем и запаиваем концы. Получается «кольцо» высотой 45 мм, которое плотно надевается на модем. Припаиваем к нему центральный проводник кабеля. Затем вырезаем из такой же фольги полосу длиной 76 мм и шириной 27 мм, изгибаем в виде «полукольца» и припаиваем его к оплетке (экрану) кабеля (все размеры даю такие, как видел на сайте, не помню что за сайт был. И исходя из чего они рассчитывались не знаю, там не было это описано к сожалению). Получается в результате нечто подобное:

Вся эта конструкция может сниматься/надеваться на модем и перемещаться по самому модему.

Это нужно для того, чтобы найти оптимальное положение на модеме когда связь между внутренней антенной модема и эти адаптером окажется оптимальной. В модемах МТС, например, внутренняя антенна расположена рядом с USB разъемом, поэтому адаптер на фото сдвинут к этому краю. В модемах Мегафон и Билайн наоборот – антенна с другого конца, поэтому надо сдвигать туда. Честно говоря, есть способ проще – просто обмотать оголенную центральную жилу кабеля вокруг модема в районе его антенны несколькими витками:

— количество витков 2 – 5, подбирается экспериментально, по максимальному уровню сигнала.

Теперь можно воткнуть модем в разъем компа и настраивать антенну. Расположить ее надо у окна или напротив него в направлении на ближайшую к вам передающую вышку. У меня, например, прямое направление на вышку закрыто стоящим напротив домом, поэтому направил антенну не на вышку, а между домами и поймал таким образом отраженный сигнал:

— такой сигнал конечно значительно слабее чем если был бы прямой, тем не менее этого достаточно для значительного улучшения работы модема! Если, например, вынести антенну и поднять, скажем, на крышу, то понадобится метров 15 кабеля и потери в нем тоже будут не маленькие. Поэтому такой вариант меня лично вполне устраивает.

Расположив антенну отрегулируйте расстояние от антенну до 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. Ориентироваться можно и в стандартной программе-коннекте для вашего модема по уровню антенны, но это не очень удобно, потому что там какая то запоздалая реакция – вы поворачиваете антенну чтобы поймать максимальный сигнал, а программа реагирует на это с запозданием в несколько секунд. Помимо программы MDMA есть и другие подобные, но, например с моим модемом они работать почему то не хотят (модем МТС MF-192+). Поэтому при настройке ориентировался все же по количеству антенных «палок». При этом вовсе не обязательно, чтобы уровень сигнала составил полную шкалу палок! В моем случае без антенны сигнал не ловился вообще, или же появлялся кратковременно на пару минут и связь затем уходила в режим EDGE/GPRS, где сигнал более сильный. С антенной уровень сигнала тоже «не зашкаливает» конечно, учитывая что сигнал ловлю все-таки отраженный, а не прямой. На значке антенны две «палки», иногда три, в зависимости от погодных условий. Иногда даже падает до одной, однако при этом связь всегда устойчива и скорость выше, чем без антенны в десятки раз! Чтобы не быть голословным, приведу скриншоты с уровнями сигнала без антенны и с антеннами разных конструкций, которые испытывал (фото всех вариантов антенн есть в начале статьи).

ИСПЫТАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ АНТЕНН ДЛЯ 3G

1. С антенной «би-квадрат», где размер стороны ромба 53 мм:

2. С антенной «двойной би-квадрат» (где 4 ромба) и размер стороны ромба 35 мм:

3. С антенной «тройной би-квадрат» (где 6 ромбов) и размер стороны ромба 35 мм:

4. С антенной «би-квадрат», где размер стороны ромба 35,75 мм (та, изготовление которой и описано в данной статье):

В «родной» программе коннект-менеджера МТС это выглядит так:

Без антенны скорость соединения была на уровне 30 – 70 кбит/сек. Так что разница очевидна. Вовсе не стану утверждать, что другие антенны, которые я испытывал, менее эффективны чем эта. Скорее всего там были даны размеры не для сигнала 3G, а для других сигналов – GPRS, Wi-Fi … Хотя в описаниях к ним и указывалось, что это конструкции именно для 3 G. В условиях приема прямого, а не отраженного, как у меня, сигнала, возможно они работали бы лучше. Но все равно расчеты показывают, что там какой-то другой диапазон частот. Наибольший коэффициент усиления можно получить при стороне ромба, равной длине волны, умноженной на коэффициент 0,375 (143 мм х 0,375 = 53,6 мм). Но у меня почему-то такая антенна работала хуже (см. 1.скриншот). Также есть рекомендации «сжать» ромбы по ширине до угла 120о, это уменьшит внутреннее сопротивление антенны и будет лучшее согласование с 75-омным кабелем:

Есть еще варианты изготовления такой антенны с кольцами вместо ромбов (из такого же отрезка провода выгибаются два кольца). Этот вариант не пробовал и сказать поэтому ничего не могу. Пока остановился на варианте, который здесь описал. Да, еще один момент – в зависимости от поляризации принимаемого сигнала антенну нужно располагать соответственно – горизонтально или вертикально. У меня она стоит горизонтально. Кроме того, такую антенну можно расположить в фокусе антенны-тарелки (рефлектором от тарелки), что значительно увеличит качество сигнала. В этой статье предоставил вам всю имеющуюся у меня на данный момент информацию. С вами был Барышев Андрей.

Ссылка на основную публикацию
Внутренняя отделка балкона сайдингом
Отделка балкона сайдингом может быть не только наружной, но и внутренней. Такой материал имеет отличные характеристики и свойства, которые сделают...
Вздулась батарея на телефоне
Содержание: Сложно представить себе современного человека, не пользующегося электронными гаджетами. Самыми распространенными из них являются смартфоны, состоящие из нескольких сложных...
Взрыв бытового газа причины
Замечали, насколько резонансными становятся новости о взрыве газа в жилых домах? А задумывались, почему так происходит? Ответ прост – под...
Внутренняя штукатурка стен из газосиликатных блоков
Штукатурка газобетона является важным этапом при внутренних отделочных работах. Основными задачами штукатурки является идеальное выравнивание плоскости стены, а также прочное...
Adblock detector