Внешняя антенна 4g своими руками

Добрый день. Люди, живущие в частном доме, часто сталкиваются с проблемой отсутствия качественно интернета. ADSL сейчас мало где используется, да и скорость оставляет желать лучшего. Особенно проблематично если дом новый и телефона нет, тогда придется тянуть провод ради не очень быстрого интернета. А если и есть телефон, не факт, что линия, проложенная уже давно, подойдет для интернета. Оптоволокно тянуть дорого. Некоторые складываются с соседями и тогда затраты могут стать приемлемыми. Однако не всем нужен хороший интернет. Остается мобильный интернет. Технология 4G максимально позволяет достичь 150 Мбит\сек, но для такой скорости нужен качественный прием сигнала. Не всегда встроенной антенны (точнее двух) модема достаточно для этого. Итак, сегодня мы будем изготавливать антенну Харченко для 4G модема Yota. На данный момент в продаже имеются модемы YOTA 4G LTE WLTUBQ-108.

Нам необходимо:
- YOTA 4G LTE WLTUBQ-108
- Медный провод сечением 2.5 мм
- Лист железа
- Коаксиальный провод сопротивлением 75 Ом, тонкий
- Пигтейл двойной с MS156 на SMA Female
- Разъем SMA Male
- Дрель
- Сверло 3 мм
- Пластиковая трубочка или любой диэлектрик
- Паяльник
- Припой, канифоль
- Термоклей
- Хомутики
- USB удлинитель

Шаг 1 Подготовка модема.
Перед началом изготовления антенны, стоит подключить модем к компьютеру. Зайдя в настройки модема по адресу 10.0.0.1, записать значения SINR/RSRP. Делать это надо для сравнения изменения уровня сигнала, после подключения антенны. Модем разбирается достаточно легко. Необходимо чем-нибудь острым, например, шилом или ножом, поддеть и вынуть верхнюю крышку. Делать это надо очень аккуратно, так как под крышкой находится встроенная антенна. Главное не повредить ее. Снимаем крышку:

И с обратной стороны он выглядит так:

Наш модем поддерживает технологию MIMO. MIMO (Multiple Input Multiple Output, множественные входы, множественные выходы) - технология пространственного кодирования сигнала, благодаря которой можно увеличить полосу пропускания канала. При использовании этой технологии, для передачи данных используются две или более антенны и столько же антенн для приёма. В нашем случае у нас две антенны. Для каждой антенны свое гнездо:

Одно гнездо находится в верхней части модема, второе сбоку справа. Оставлять модем открытым нехорошо, поэтому прикладывая корпус к модему, вымеряем места отверстий под гнезда, и сверлим сверлом диаметром 3 мм:

Вымереть точно достаточно сложно. Просверлив отверстия надеваем корпус на модем и смотрим совпадают ли отверстия с гнездами. При необходимости увеличиваем отверстия ножом в нужном направлении. Убедившись, что отверстия совпадают с гнездами, надеваем корпус и закрываем верхнюю крышку.

Антенну будем подключать к специально подготовленным гнездам. Для этого нам необходим переходник. С одной стороны, которого будет два разъема MS156 (подключаем одну антенну к двум гнездам), с другой стороны высокочастотный разъем SMA Female. Его можно заказать на aliexpress или купить в магазине радиодеталей:

Подключаем пигтейл к модему:

На этом откладываем, на время, модем в сторону.

Шаг 2 Расчет антенны.
Вариантов антенн достаточно много. На мой взгляд наиболее эффективная и простая в изготовлении - Антенна Харченко. Она названа по фамилии инженера, разработавшего и описавшего конструкцию этой антенны – Харченко К.П. Вибратор антенны будем изготавливать из медной проволоки сечением 2.5 мм. Можно использовать провод сечением 2 мм. Провод легко купить в электрике. Перед изготовление антенны изоляцию провода стоит снять. Вибратор состоит из двух квадратов, соединенных в одной из их вершин и с разъединенными сторонами. Провод антенны припаивается в точках соединения квадратов. Входное сопротивление антенны близко к 50 Ом. Я выбрал 75-Омный кабеле, хотя она также хорошо согласуется и с 50-Омным коаксиальным кабелем. Длина сторон квадратов равна λ/4, где λ - длина волны. В нашем случаем это 115 мм. Изготавливаем вибратор по следующей схеме:

Где:
Центральная частота f: 2600 МГц
Волновое сопротивление антенны ρ: 50 Ом
Длина волны λ: 115 мм
Размер L1 (внешняя сторона квадрата): 28.9 мм
Размер L2 (внутренняя сторона квадрата): 27.6 мм
Размер L3 (общая длина рамок): 81 мм
Размер L4 (ширина рамок): 40.5 мм
Размер L5 (промежуток в месте подключения): 1.7 мм
Расстояние вибратор-рефлектор D: 13.2 мм
Размер B (ширина рефлектора): 115 мм
Размер H (длина рефлектора): 115 мм
Диаметр проволоки вибратора: 2.5 мм
Общая длина проволоки (с запасом на повороты): 237.9 мм

Шаг 3 Собираем антенну.
Припаиваем провод к вибратору. В итоге должно получиться так:

Рефлектор можно изготовить практически из любого металлического листа. Также возможно изготовление сетчатого рефлектора. Я выбрал и вам рекомендую изготовить его из металла от старого системного блока компьютера. Толщина достаточная, а покрытие отлично помогает. Вырезаем квадрат со стороной 115 мм. Можно вырезать и больше, я указываю минимально необходимую сторону квадрата. В центре делаем отверстие 6 мм. В углу рефлектора так же проделываем 6 мм отверстие для крепления антенны. Затем берем небольшую пластиковую трубку или трубку из любого диэлектрика. Отрезаем от нее 13 мм и, используя термоклей, крепим, получившуюся деталь, в центре рефлектора, так, чтобы отверстия рефлектора и трубки совпадали:

Продеваем провод с припаянным вибратором в центральное отверстие рефлектора. При помощи термоклея фиксируем вибратор. Перед установкой хорошо продумайте место установки. Антенну нужно расположить так, чтобы вибратор располагался горизонтально. Также ее надо повернуть вибратором в сторону приёмной вышки. Антенну лучше расположить внутри помещения. Если планируете использовать снаружи, стоит позаботься об гидроизоляции антенны. Я закрепил антенну на откосе окна на улице. Чтобы на нее попадало как можно меньше дождя и снега, закрепил ее в верхней части. Таким образом она находится, как бы, под козырьком:

Не забудьте просверлить отверстие в раме окна и продеть в него провод.

Шаг 4 Подключаем антенну к модему.
На конец провода устанавливаем разъем SMA Male. Средний контакт необходимо припаять, внешняя оплетка фиксируется металлической трубкой, изолируем термоусадкой или изолентой:

Пигтейл держится не очень устойчиво в гнездах модема. При малейшем движении разъемы пигтейла выпадают из гнезд. Поэтому стоит изготовить небольшой постамент для модема. Такой постамент удобен и без антенны. Можно просто его поставить на подоконник или шкаф, и сигнал уже будет лучше, чем если бы модем торчал где-нибудь сзади системно блока. Из фанеры вырезаем квадрат со стороной 10 см. И небольшой прямоугольник 2 х 3 см. Скручиваем их как показано на фото. К прямоугольнику, используя хомутик, крепим один конец USB удлинителя. Насчет удлинителя, стоит выбирать удлинитель с проводом потолще и длиной не больше 70 см. В более длинных будут большие потери, и модем может не запуститься из-за недостаточного питания. Также большие потери будут в слишком тонких проводах. Ставим модем в разъем удлинителя, вставляем пигтейл и фиксируем провод пигтейла еще одним хомутиком. Таким образом мы исключим случайное отключения антенны:

Подключив антенну к модему, а модем к компьютеру, заходим в настройки модема по адресу 10.0.0.1. Ориентируясь на показатели SINR/RSRP находим лучшее место для антенны.
SINR - Показатель характеризующий соотношение шума (помех) и уровня сигнала. Для стабильной передачи данных, значение показателя должно быть больше 2.
RSRP - Показатель характеризующий качество сигнала с базовой станции. Чем выше это значение, тем лучше связь. Достаточным считается значение показателя от -110 и выше.
Для сравнения приведу свои показатели. Без антенны значения следующие:
SINR 7, RSRP -112.
После подключения данной антенны показатели стали:
SINR 15, RSRP -92.

Современная жизнь без доступа к интернету уже немыслима. Но провайдеры далеко не всегда способны предоставить качественную линию соединения своим клиентам, ведь надежная связь возможна лишь в области уверенного приема. А она, в свою очередь, ограничивается мощностью передатчика, расположением местности (в низинах сигнал неуверенный), а также дистанцией. Повысить качество сигнала и расширить дальность его приема можно благодаря подсоединению к антенне Харченко для 3G или 4G.

При соответствующих настройках эта антенна - одновременно и усилитель, и приемник. Как антенну этот биквадрат предложил использовать изобретатель и ученый Харченко. Биквадрат - это подвид рамочных антенн , которые в первую очередь относят к виду зигзагообразных.

К. П. Харченко предложил это устройство в качестве антенны еще в середине прошлого столетия (1961 г.) для использования в качестве приемника телевизионных передач. Тому есть серьезное основание: является историческим, зафиксированным фактом, что, настроив свою антенну на частоту 14 мегагерц и придав ей необходимое положение, ученый получил сигнал из Америки.

Сейчас усилитель сигнала мобильной связи и интернета можно без каких-либо проблем купить в специальных магазинах либо выполнить антенну Харченко своими руками.

В числе заводских моделей антенн-усилителей легко отыскать мощные приспособления с высокими характеристиками. Но достаточно часто можно обойтись несложной конструкцией, которую легко собрать из подручных средств собственноручно. Достаточно воспользоваться известной разработкой Харченко.

Согласно исследованиям создателя, по выходным параметрам антенна надежно усиливает работу цифровых устройств, работающих на мобильных платформах, формируя увеличение приема сигнала до 3−4 Дб, причем даже без использования рефлектора, а с его внедрением - вплоть до 8−9.

Чтобы создать антенну Харченко для 4G модема своими руками, а также для усиления сигнала 3G, можно обойтись наименьшим набором устройств и приспособлений, которые наличествуют у любого домашнего мастера. Потребуется:

Если клея нет, его можно сделать самостоятельно. Для этого нужно растворить на дне стеклянной посуды обычный пенопласт бензином или ацетоном.

Устройство и оптимальные габариты

Как известно, 4G-модем функционирует на частоте 2100 МГц. Ей равносильна длина волны 143 миллиметра. Сейчас ещё попадаются модели, которые созданы под 900 МГц, и те, которые используют составной порядок, однако они уже утрачивают свою актуальность.

Ключевыми узлами усилителя являются:

• вибратор - на него индуцируются волны магнитоэлектрических колебаний, которые посылаются передатчиком провайдера 4G;
• антенный провод с элементом согласования, который транслирует индуцированный радиосигнал от вибратора;
• блок передачи сигнала с провода на вход модема;
• отражатель, который устраняет перерывы сигнала и отражающие шумы - он нужен для повышения мощности приема.

Важно обратить внимание на вид используемого металла. Для усилителя, как правило, применяют медь или алюминий. В домашних ситуациях, принимая во внимание небольшие параметры вибратора, легче подключать кабель пайкой. По этой причине сразу нужно остановиться на меди, даже не оценивая ряд прочих ее положительных сторон.

Особую роль играют конфигурация и размеры поперечного сечения. Рекомендуется сооружать антенну Харченко из провода с поперечным сечением не менее 5 мм² и диаметром 2,5 мм, так как эти параметры, согласно народному опыту, наиболее благоприятны. Сразу стоит оговориться, что допускается брать толщину 2,3 мм с сечением 4 мм², которая несущественно сократит характеристики приема. Если потребуется, то допустимо осуществить монтаж с сечением 2,5 мм², но это уже испортит качество сигнала, повысит его угасание. Хотя для какого-либо конкретного случая или местности это может быть вполне возможно - следует подходить индивидуально.

Для приема уверенного сигнала необходимо обращать внимание на симметрию квадратов и равнозначный размер побочных поверхностей.

Основное отличие от стандартных антенн, с которым может столкнуться частный мастер - это размер волнового противодействия, а оно может составлять 75 или 50 Ом. Для сокращения утрат мощности надежнее применять провод с меньшим сопротивлением. Он больше годится по электронным показателям, сильнее согласовывается, гарантирует наименьшие потери сигнала. Впрочем, употребляя один из этих видов проводов, лучше точнее подобрать под него механические габариты вибратора. В таком случае утечки мощности сигнала станут наименьшими.

В роли экрана может быть любая стальная пластина. Его можно вырезать из жести или выпилить болгаркой из ненужной алюминиевой кастрюли. Если и металла никакого нет, то можно выйти из положения и взять фанеру или картон и оклеить фольгой. Можно не переживать за результат - ощутимой разницы не будет. В любом случае полученная конструкция сможет перекрыть идущий волновой фон с разных сторон.

Отлично себя показывает отработанный DVD-диск. Повысить его эффективность можно, покрыв алюминиевой фольгой одну из сторон. Этот вариант превосходно справляется с отражением волн. Его дополнительный плюс - эстетичный облик и существенное облегчение работы.

Чтобы использовать диск, потребуется лишь помазать его клеем и зафиксировать на крышке от пластиковой бутылки. Также нужно отрегулировать дальность вибратора от рефлектора. Это можно сделать с помощью дополнительных шайб (можно взять от винтов) или обрезки лишней толщины.

Собирая усилитель, нужно обращать внимание на параллельность площадей вибратора и рефлектора.

Сначала следует создать вибратор. Первостепенное значение имеют размеры и симметрия. Чтобы придать максимальную симметрию установке, необходимо все грани квадратов сделать абсолютно одинаковыми. Добиться это можно двумя способами:

• обязательно провести предварительную разметку проволоки маркером;
• применить контрольный шаблон определенной длины.

В первом методе пассатижи ставят на разметку провода и выгибают последний под углом 90 градусов, чтобы проконтролировать изгиб по угольнику.

Во втором случае требуется отделить часть проволоки по масштабу, слегка большему по величине, чем стороны квадрата, а после этого подточить напильником или крупной шкуркой до контрольной размера. Выполненный шаблон совместно с проволокой кладётся в губки пассатижей таким образом, чтобы один конец одновременно с проводом упирался в твердую плоскость, а второй сошёлся с выходной плоскостью плоскогубцев. Также для гарантии ровности поверхностей можно совершить расчет онлайн, воспользовавшись специально разработанным для таких целей калькулятором антенны Харченко.

После этого усилием руки изгибают вибратор, использовав при этом контрольный шаблон для каждого края квадрата. После того как проволока полностью выгнута, ее оставшуюся часть устраняют бокорезами. Происходит поверочный обмер граней, который обеспечивает симметрию в положении каждой из сторон в одной плоскости.

Подсоединение и варианты передачи сигнала

В середине крышки от бутылки просверливается дрелью или вырезается ножиком отверстие, слегка меньше диаметра кабеля (чтобы конструкция была более устойчивая). Вводится конец провода. После этого разбирается так, чтобы оголилась центральная жила с местом для залуживания и пайки.

Подсоединение проводов проводится любым паяльником (можно даже самодельным). Когда пайка окончена, крышку натягивают на вибратор, ведя по кабелю.

Надёжность соединения можно увеличить путем применения клея и проведения мелких пропилов в пластиковой пробке.

DVD-диск сквозь центральное отверстие вводится в кабель и приклеивается к торцу пробки. В этой установке рефлектор и вибратор не предполагают между собой электроконтакта.

Собранный таким образом антенный вибратор вместе с рефлектором гарантируют хороший прием электромагнитной волны сигнала бесконтактно от передатчика и перенаправляют его по коаксиальному проводу. Теперь только остается перенаправить его на модем.

Перенаправление 4G-сигнала на модем можно урегулировать двумя путями:

• выполнить прямое подключение кабелей коаксиального провода непосредственно к плате модема;
• употребить сделанную антенну Харченко в качестве промежуточного звена усиления и с ее использованием выполнить передачу принятого сигнала на интегрированную антенну приёмного устройства.

Первый способ, в свою очередь, предполагает два решения в зависимости от того, есть ли на модеме специальный разъем для подсоединения к внешней антенне или он отсутствует.

Если разъем есть, то это избавит самодеятельного мастера от решения дополнительных задач. Тогда понадобится только припаять концы коаксиального провода ко второй части разъема и через него подсоединять антенну.

Если разъема нет, то для организации прямого подключения к плате модема понадобится не только разборка коаксиального кабеля, но и пайка стержневой жилы с экранным слоем к микросхемным дорожкам. Это весьма сложная и тонкая техническая работа, которую требуется совершать точно, безопасно и с полным следованием технологии. В противном случае модем выйдет из строя, и тогда его придется покупать снова.

С этой задачей справится любой. Нужно будет на выходные точки коаксиального провода припаять электроды - они станут генераторным узлом и будут излучать общепринятую и интенсивную магнитоэлектрическую волну прямиком на антенну модема. Нужно сделать какой угодно ниткой один виток по внешнему контуру корпуса модема и замерить его размер линейкой. После этого нужно добавить 5 мм и вырезать из фольги или консервной банки пару полосок по 75 мм в длину и 45 и 27 в ширину.

Широкую часть для стержневой жилы нужно выгнуть по конфигурации модема, а для экрана - полукругом, после чего припаять их к антенне Харченко.

Электроды нужно развести на незначительное расстояние и направить их таким образом, чтобы они производили и адресовали принятый магнитоэлектрический сигнал на интегрированную антенну модема. Их наилучшее расположение можно подыскать опытным путем.

Теперь все готово. Остаётся только вставить 4G-модем в разъем ноутбука, а после этого проверить качество сети.

Существующие сети мобильной связи используются не только для осуществления звонков и передачи сообщений. Благодаря цифровому методу передачи, с помощью существующих сетей возможна также передача данных. Данные технологии, в зависимости от уровня развития, обозначаются 3G и 4G. Технологию 4G поддерживает стандарт LTE. Скорость передачи данных зависит от некоторых особенностей сети (определяется оператором), достигая теоретически до 2 Мб/с для сети 3G и до 1 Гб/с для сети 4G. Все указанные технологии работают эффективнее при наличии сильного и стабильного сигнала. Для этих целей большинство модемов предусматривает подключение внешних антенн.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/09/1-antenna-3g-210x140.jpg 210w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

3G-антенна типа «волновой канал»

Панельная антенна

В продаже можно встретить различные варианты антенн для улучшения качества приема. Большой популярностью пользуется панельная антенна 3G. Коэффициент усиления подобной антенны составляет около 12 дБ в диапазоне частот 1900-2200 МГц. Подобный тип устройств способен также улучшить качество сигнала 2G – GPRS и EDGE.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/09/2-panelnaja-antenna-150x150.jpg 150w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Панельная антенна 3G

Как и подавляющее большинство других пассивных устройств, она имеет одностороннюю направленность, что вместе с увеличением принимаемого сигнала позволяет снизить уровень помех с боковых направлений и сзади. Таким образом, даже в условиях неустойчивого приема можно поднять уровень сигнала до приемлемых значений, тем самым увеличивая скорость приема и передачи информации.

Применение панельных антенн для работы в сетях 4G

Поскольку рабочий диапазон сетей 4G практически совпадает с диапазоном предыдущего поколения, то не возникает никаких сложностей в использовании данных антенн в сетях 3G 4G LTE. Для любой из технологий применение антенн позволяет более приблизить скорости передачи данных к максимальным значениям.

Еще более увеличить скорости приема и передачи данных позволила новая технология, использующая раздельные приемники и передатчики в одной полосе частот. Конструкция существующего 4G модема предусматривает использование технологии MIMO.

Несомненное достоинство панельных антенн – их невысокая стоимость и исключительная надежность. В конструкции практически нет ничего, что может поломаться даже при падении с большой высоты. Единственное слабое место – высокочастотный кабель, который может переломиться в месте ввода в корпус. Для того чтобы продлить срок службы устройства, кабель должен быть надежно закреплен.

Технология MIMO

Для увеличения пропускной способности канала связи между приемником и передатчиком данных разработан метод обработки сигнала, когда прием и передача ведутся на различные антенны.

Обратите внимание! Применяя антенны LTE MIMO, можно увеличить пропускную способность на 20-30% относительно работы с простой антенной.

Основной принцип заключен в устранении взаимосвязи между антеннами.

Электромагнитные волны могут иметь различное направление относительно плоскости земли. Это носит название поляризации. В основном используется вертикально и горизонтально поляризованные антенны. Для исключения взаимного влияния между собой антенны отличаются друг от друга поляризацией на угол 90 гр. Чтобы влияние земной поверхности было одинаково для обеих антенн, плоскости поляризации каждой смещают на 45 гр. относительно земли. Таким образом, если одна из антенн имеет угол поляризации 45 гр., то другая, соответственно, 45 гр. Относительно друг друга смещение составляет необходимые 90 гр.

Jpg?x15027" alt="Взаимное расположение антенн" width="600" height="408">

Взаимное расположение антенн

На рисунке наглядно видно, как развернуты антенны относительно друг друга и относительно земли.

Важно! Поляризация антенн должна быть такой же, как и на базовой станции.

Если для технологий 4G LTE поддержка MIMO по умолчанию имеется на базовой станции, то для 3G в связи с большим количеством устройств без MIMO, операторы не спешат внедрять новые технологии. Дело в том, что в сети MIMO 3G устройства будут работать гораздо медленнее.

Установка антенн для модема своими руками

Правила установки антенн не отличаются от обычных. Главное условие – отсутствие препятствий между клиентской и базовой станциями. Растущее дерево, крыша соседнего здания или, что еще хуже, линия электропередач, служат надежными экранами для электромагнитных волн. И чем выше частота сигнала, тем большее затухание будут вносить расположенные на пути распространения радиоволн препятствия.

В зависимости от типа крепления антенны можно устанавливать на стене здания или закреплять на мачте. Есть два вида антенн MIMO :

• моноблочные;
• разнесенные.

Моноблочные уже содержат внутри две конструкции, установленные с необходимой поляризацией, а разнесенные – состоят из двух антенн, которые нужно крепить отдельно, каждая из них должна быть направлена точно на базовую станцию.

Jpg?x15027" alt="Разнесенная антенна" width="600" height="408">

Разнесенная антенна

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/09/4-mimo-antenna-600x368.jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/09/4-mimo-antenna-120x74.jpg 120w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Моноблочная антенна

Все нюансы установки антенны MIMO своими руками четко и подробно описаны в сопроводительной документации, но лучше предварительно проконсультироваться с провайдером или пригласить представителя для установки, заплатив не очень большую сумму, но получив определенную гарантию на произведенные работы.

Как сделать антенну самостоятельно

Принципиальных сложностей при самостоятельном изготовлении нет. Нужны навыки работы с металлом, умение держать в руках паяльник, желание и аккуратность.

Непременное условие – строгое соблюдение геометрических размеров всех, без исключения, составляющих частей. Геометрические размеры высокочастотных устройств должны быть соблюдены с точностью до миллиметра и точнее. Любое отклонение ведет к ухудшению характеристик. Упадет коэффициент усиления, увеличится взаимосвязь между антеннами MIMO. В конечном итоге вместо усиления сигнала буден наблюдаться его ослабление.

К сожалению, в широком доступе отсутствуют точные геометрические размеры. Как исключение, имеющиеся в сети материалы основаны на повторении некоторых заводских конструкций, не всегда скопированных с заданной точностью. Поэтому не стоит возлагать большие надежды на публикуемые в интернете схемы, описания и методики.

С другой стороны, если не требуется сверх сильного усиления, то выполненная самостоятельно, с соблюдением указанных размеров антенна MIMO, все равно даст, хоть и не большой, но положительный эффект.

Стоимость материалов невысока, затраты времени при наличии навыков также не слишком велики. К тому же никто не мешает испытать несколько вариантов и выбрать приемлемый по результатам тестирования.

Для того чтобы сделать MIMO антенну 4G LTE своими руками, нужны два абсолютно ровных листа оцинкованной стали толщиной 0.2-0.5 мм, а лучше одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Один из листов пойдет на изготовление рефлектора (отражателя), а другой – на изготовление активных элементов. Кабель для подключения к модему должен иметь сопротивление 50 Ом (таков стандарт для модемного оборудования).

Телевизионный кабель использовать нельзя по двум причинам:

• сопротивление 75 Ом вызовет рассогласованность со входами модема;
• большая толщина.

Также необходимо подобрать разъемы, которые должны в точности соответствовать разъемам на модеме.

Важно! Указанное расстояние между активными элементами и рефлектором должно отсчитываться от слоя фольги в случае использования фольгированного материала.

Кроме того понадобится небольшой отрезок медного провода толщиной 1-1.2 мм.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/09/5-monoblochnaja-antenna-150x150.jpg 150w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Один из вариантов самостоятельного изготовления

Изготовленная конструкция должна быть помещена в пластиковый корпус. Металл использовать нельзя, поскольку таким образом антенна будет заключена в электромагнитный экран и работать не будет.

Обратите внимание! Большая часть чертежей относится не к MIMO антеннам, а к панельным. Внешне они отличаются тем, что к простой панельной антенне подводится один кабель, а к MIMO нужно два.

Изготовив две панельные антенны, можно получить разнесенный вариант, выполненной своими руками антенны МИМО 4G.

Подводя итоги, можно сказать, изготовление антенны МИМО своими руками – не очень трудное дело. При надлежащей тщательности вполне возможно получить работоспособное устройство, сэкономив некоторое количество финансов. Несколько проще выполнить антенну 3G своими руками. В отдаленной местности, где еще нет покрытия ЛТЕ, это может быть единственным вариантом повысить скорость соединения.

Видео

Доступ к мобильному интернету необходим многим людям потому, что он позволяет оперативно решать текущие задачи на значительном удалении от дома. Однако операторы Интернет соединений не всегда могут предоставить качественные услуги своим потребителям по той причине, что надежная связь создается только в зоне уверенного приема, которая ограничена мощностью передатчика, рельефом местности и дистанцией.

Улучшить качество цифрового сигнала и увеличить дальность его приема можно за счет подключения к антенне. Ее не сложно приобрести в магазине или сделать своими руками.

Среди заводских моделей антенн легко найти мощные устройства с повышенными характеристиками. Но довольно часто можно обойтись простой конструкцией, собранной из подручных средств своими руками за счет популярной разработки Харченко. Она по выходным параметрам вполне надежно обеспечивает работу мобильных устройств, создавая усиление до 3÷4 децибелл даже без рефлектора, а с его применением - вплоть до 9.

Необходимый инструмент и материалы

Чтобы изготовить антенну Харченко для 3G модема своими руками можно обойтись минимальным набором приспособлений и инструментов, которые имеются практически у каждого домашнего мастера.

Из материалов нам потребуется:

• отрезок медного провода длиной 30 см, который можно в крайнем случае купить в магазине;
• небольшой кусок коаксиального телевизионного кабеля от одного до двух метров;
• пластиковая крышка от бутылки с водой или средств бытовой химии;
• жесть, фольга или отработавший свой ресурс ДВД диск;
• линейка, карандаш или маркер для разметки;
• нож для разделки кабеля;
• пассатижи или небольшие тиски для изгиба провода;
• клей любой марки для пластмасс - можно изготовить самодельный, растворив на дне стеклянной баночки или стакана обыкновенный пенопласт в бензине АИ-95 либо ацетоне.

Устройство и габариты антенны Харченко

3G модем работает на частоте 2100 мегагерц, которой соответствует длина волны 143 мм. На практике ещё встречаются модели, созданные под 900 МГц или использующие комбинированный режим, но они уже теряют свою актуальность.

Основными узлами антенны являются:

• вибратор, на который индуцируются, наводятся волны электромагнитных колебаний, посылаемые передатчиком оператора 3G;
• антенный кабель с узлом согласования, который передает индуцированный сигнал от вибратора;
• узел передачи сигнала с кабеля на вход модема;
• рефлектор, устраняющий помехи и отраженные сигналы для увеличения мощности приема.

Требования к вибратору

Вид металла

Для антенны обычно используют медь или алюминий. В домашних условиях, учитывая маленькие габариты вибратора, проще подсоединять провода пайкой. Поэтому останавливаемся на меди даже не рассматривая ряд других ее преимуществ.

Форма и площадь поперечного сечения

Сразу оговоримся, что можно взять толщину 2,3 мм (сечение 4 мм кв), которая незначительно снизит показатели приема. В крайнем случае допустимо выполнить монтаж с сечением 2,5 мм кв, но это уже ухудшит сигнал, увеличит его затухание. Хотя для некоторой местности это вполне допустимо.

Основные размеры

Применительно к вышерасположенному рисунку все показатели сведены в таблицу.

Приведенные в таблице размеры являются оптимальным решением для практического изготовления. Однако выдержать их в домашних условиях с такой точностью просто невозможно, да и применительно к самодельной антенне не имеет смысла.

Вполне достаточно выдержать все размеры с точностью до 1 мм, а для приема хорошего сигнала следует обратить внимание на симметрию квадратов и одинаковый размер боковых сторон.

Требования к кабелю для антенны Харченко

Основное различие, с которым может столкнуться домашний мастер - это величина волнового сопротивления, которая может быть 75 или 50 Ом.

Для уменьшения потерь мощности лучше использовать кабель с меньшим сопротивлением. Он ближе подходит по электрическим характеристикам, лучше согласовывается, обеспечивает меньшие потери сигнала.

Однако, используя один из этих видов кабеля лучше поточнее выполнить под него механические размеры вибратора. Тогда потери мощности сигнала будут минимальными.

Особенности конструкции рефлектора

В качестве экрана может работать любая металлическая пластина. Его можно вырезать ножницами из жести или из старой алюминиевой кастрюли либо вообще изготовить из куска фанеры или картона и обклеить фольгой. Разницы большой не будет. Лишь бы он перекрывал идущие с любой стороны помехи.

Мы предлагаем использовать для антенны Харченко ненужный DVD диск. Его одна сторона покрыта алюминиевой фольгой и отлично справится с отражением волн. К тому же он обладает эстетичным видом и значительно упрощает работу.

Нам потребуется только смазать его клеем и закрепить на торце вставки - крышки от пластиковой бутылки, отрегулировав удаление вибратора от рефлектора добавлением дополнительных шайб или срезанием излишней толщины.

При сборке обращайте внимание на параллельность плоскостей вибратора и рефлектора.

Как собрать антенну Харченко для 3G модема

Изготовление вибратора

Основное внимание необходимо сосредоточить на качестве исполнения габаритов - обеспечить максимальную симметрию конструкции. Для этого важно все грани квадратов выполнить совершенно одинаковыми, что можно сделать за счет:

1. предварительной разметки проволоки маркером;
2. использования контрольного шаблона определенной длины.

При первом способе пассатижи устанавливают на разметку провода и изгибают последний руками под углом 90 градусов, контролируя выгиб по угольнику.

Для второго метода необходимо откусить часть проволоки по размеру, чуть большему стороны квадрата, как показано на фотографии, а затем подточить его напильником до контрольной величины.

Подготовленный шаблон вместе с проволокой укладывается в губки пассатижей так, чтобы один конец вместе с проводом упирался в твердую поверхность, а второй совпал с выходной плоскостью губок (позиция №1).

Когда проволока окончательно выгнута, то ее оставшийся кусок удаляют бокорезами.

Делается контрольный замер граней, обеспечивающий симметрию конструкции и расположение всех сторон в одной плоскости с контролем по линейке.

Подключение кабеля и рефлектора

По центру крышки от пластиковой бутылки или вырезаем ножом плотное отверстие по диаметру кабеля и вводим его конец. Затем разделываем, оголяя центральную жилу с экраном для залуживания и пайки.

Подключение проводов самодельным паяльником «Момент» показано на очередной фотографии.

Когда пайка закончена, то крышку надвигают по кабелю на вибратор. Прочность их соединения можно усилить за счет клея и создания небольших пропилов надфилем в пластике пробки.

DVD диск через центральное отверстие вставляется в кабель и просто приклеивается к торцевой стороне пробки. В нашей конструкции рефлектор и вибратор не имеют между собой электрического контакта.

Способы передачи 3G сигнала с антенны на модем

Собранный нами антенный вибратор совместно с рефлектором обеспечивают нормальный прием электромагнитной волны 3G сигнала по воздуху от передатчика и направляют его энергию по коаксиальному кабелю. Далее остается уловить его модемом.

Этот вопрос можно решить двумя путями:

1. создать непосредственное металлическое подключение проводов коаксиального кабеля прямо к плате модема;
2. использовать созданную антенну Харченко в качестве промежуточного звена усиления и с ее помощью осуществить передачу принятого сигнала на встроенную антенну модема.

Способ передачи информации по проводному каналу

Здесь могут использоваться два варианта, когда на модеме:

1. имеется разъем для подключения к внешней антенне;
2. или его нет.

Вариант №1

Потребуется припаять концы коаксиального кабеля ко второй половине разъема и через него подключать антенну.

Вариант №2

Для прямого подключения выхода от коаксиального кабеля к плате модема потребуется не только разборка последнего, но и припаивание центральной жилы с экранной оболочкой к дорожкам микросхемы.

Эту сложную техническую работу необходимо выполнять точно, безопасно и с соблюдением технологии. К ней можно приступать только при наличии соответствующего опыта. Иначе модем может выйти из строя, тогда его придется приобретать заново.

Опытный мастер, умеющий работать с электронными микросхемами, решит этот вопрос самостоятельно, а всем остальным предлагаем пойти по другому пути.

Способ передачи информации по беспроводному каналу

Для осуществления этого метода на выходные концы коаксиального кабеля припаивают электроды, которые работают генераторным узлом, излучают принятую и усиленную электромагнитную волну непосредственно на антенну модема.

Делаем любой ниткой один виток по наружному периметру корпуса модема и замеряем его длину линейкой. У меня получилось 70 мм. Добавляем 5 мм и вырезаем из медной фольги или жести от консервной банки две полоски длиной 75 мм и шириной 45 и 27.

Широкую пластину для центральной жилы изгибаем по форме модема, а для экрана - полуокружностью и припаиваем их к антенне Харченко.

Обращаем внимание на отсутствие электрического контакта с созданием воздушного зазора между ними.

В противном случае, как показано на фотографии, возникает короткое замыкание выходных цепей, которое в домашней электропроводке отключает , а в нашем случае сигнал с антенны будет блокирован и на модем не пройдет.

Довольно часто выход в интернет обеспечивает usb-модем. Такое устройство достаточно удобно, занимает мало места и позволяет иметь доступ к всемирной паутине не только в пределах города, но и на отдыхе, на даче или в отпуске. Понадобится ПК или ноутбук. Главное, чтобы качество сигнала отличалось устойчивостью и стабильностью соединения. Однако нередко этот важный параметр связи не отвечает нужным требованиям. В итоге слабый сигнал мешает или вовсе ограничивает доступ в интернет.

Что же делать в таком случае? Начнём по порядку.

Для начала разберёмся, что влияет на уровень сигнала, качество соединения, предопределяя тем самым эффективную работу модема?

Во-первых, это расстояние до ближайшей вышки сотовой связи. Во-вторых, наличие поблизости других беспроводных устройств, которые могут создавать помехи. Повлиять могут и расположенные поблизости промышленные предприятия, большинство которых используют глушители связи. В-третьих, это изолированность помещения. Одно дело, когда сигнал проходит через деревянные стены, тонкие гипсокартонные конструкции и совсем другое, если на его пути встречаются массивные бетонные перегородки. В-четвёртых, это расположение самого модема. 3G и 4G сигналы намного сильнее вблизи окон или на верхних этажах помещения.

Снижать скорость передачи данных также могут атмосферные осадки: дождь, снег, град, туман и пр. Сказывается даже рельеф окружающей местности: горы, возвышенности, высокие деревья и др. Нельзя забывать и о программном обеспечении самого компьютера или ноутбука. Может быть перегружена оперативная память или на жёстком диске содержится большое количество системных ошибок, вирусов и т. п. Реже проблемы с передачей сигнала объясняются проблемами на вышке базовой станции. Например, занятость слотов, т. е. большое количество подключённых в настоящий момент абонентов.

Из всего перечисленного делаем вывод о том, что качество 3G и 4G сигнала модема зависит от большого количества факторов. Не на все может повлиять пользователь. Однако устранив хотя бы большинство из них, вы сумеете существенно улучшить скорость передачи данных.

Как определить свою скорость передачи данных?

Скорость модема легко узнать с помощью специальных онлайн-тестов. Понадобится компьютер, браузер и выход в интернет.

Одним из самых простых считается ресурс http://speed.yorest.ru/ Его принцип работы заключается в том, что вы скачиваете небольшой файл, а сайт тем временем анализирует скорость передачи данных. Здесь вы можете самостоятельно выбрать параметры тестирования и размер контрольного пакета (200 КБайт, 1000 КБайт, 3 Мб). Лучше всего остановится на самом большом документе. Тест проходит дольше по времени, но его результаты намного точнее.

Популярным во всём мире ресурсом по тестированию скорости интернета является http://www.speedtest.net . К слову, его интерфейс наиболее привлекателен и информативен. При входе на этот сайт автоматически выбирается ближайший тестовый сервер, что ускоряет процедуру и положительно влияет на точность результатов. При тестировании скорости передачи данных на 3G или 4G-модеме будьте готовы к тому, что из вашего трафика отнимется около 20 Мб.

Данный онлайн-сервис отображает не только скорость передачи и получения информации, но и анализирует ping. Это значение выводится в миллисекундах и показывает время ответа сервера на ваш запрос. Ping – достаточно важный показатель. Особенно, если вы пользуетесь программами наподобие Skype или любите онлайн-игры.

Если с помощью подобных тестов выявилось, что скорость передачи и получения данных составляет менее 80% от той, которая заявлена в договоре с провайдером, то необходимо обратиться в службу поддержки. Если же скорость полностью соответствует обещанным показателям, но работа с web-страницами кажется вам мучительно долгой, то стоит задуматься о более дорогом тарифе.

Как узнать свою базовую станцию?

Проблема постоянного прерывания в работе 3G или 4G-модема чаще всего связана со слабым уровнем сигнала. Некоторые пользователи выявляют причину низкой скорости интернета простым способом. Если скорость передачи данных низкая постоянно, независимо от времени суток, то причина – удаленность от вышки. Если скорость улучшается ночью и утром, то это перегруженность базовой станции (БС).

В основном плохой 3G или 4G сигнал связан с большим расстоянием от БС до пользователя. Поэтому важно узнать её положение, что позволит сделать специальные усилители или просто расположить модем в той части помещения, которое максимально приближено к БС. Продвинутые пользователи, зная номера различных БС, смогут настроить модем так, чтобы он подключался не только к самой ближайшей вышке, но и к той, которая имеет больше свободных радиоканалов, тем самым существенно улучшая скорость интернет-соединения.

Найти свою БС поможет онлайн-ресурс http://cellidfinder.com . Необходимо знать всего 4 параметра:

• Код страны, в которой находится оператор (MCC). Для России он равен 250.
• Уникальный код самого оператора, называемый MNC (Mobile Network Code).
• Код локальной зоны или LAC. Это своего рода объединение нескольких базовых станций в пределах одной территории, которые обслуживаются одним контроллёром.
• Последний параметр – CellID (CID). Это и есть идентификационный номер сектора, где расположена БС.

Как же узнать все эти параметры? Для этого можно воспользоваться приложением Netmonitor или одноименным web-ресурсом. К слову, на этом сайте вы сможете найти карту, где представлено большинство БС центральной части России, принадлежащих наиболее популярным операторам связи.

Узнаём через нетмонитор все необходимые значения и вводим их в специальном окне поиска на главной странице http://cellidfinder.com . Далее ставим галочки напротив «Google data», «Yandex data» и «Усреднение». Таким образом, увеличивается точность определения координат. Нажимаем кнопку «Найти». Смотрим на карте отмеченные места с расположением БС.

Способы усиления сигнала модема

К самым популярным относят:

• Установка ПК или ноутбука с модемом вблизи окна;
• Использование USB-удлинителя и расположение модема на подоконнике или вовсе на улице;
• Создание рефлектора, т. е. устройства, усиливающего сигнал (некоторые умельцы мастерят его из кастрюль и дуршлагов, кто-то использует звуковые колонки и резонанс частот);
• Применение заводского усилителя 3G или 4G сигнала (средняя стоимость 1000-2000 рублей).

Каждый из перечисленных способов может улучшить качество сигнала на 10-30%. Нельзя исключать и полного отсутствия результата. Например, длинный USB-удлинитель может привести к тому, что модему будет не хватать питания, и он вовсе перестанет определяться компьютером.

Действенным, но дорогостоящим решения является репитер. Это усилитель именно 3G или 4G сигнала. Его несомненное преимущество заключается в том, что он увеличивает скорость передачи и обработки данных не только конкретного модема, но и нескольких устройств. При его функционировании в радиусе до 50 м также будет лучше работать сотовая связь. Рекомендуем приобретать репитер для улучшения сигнала в подвалах или на цокольных этажах.

Эффективным и бюджетным способом усиления сигнала модема является и специальная антенна, которую совсем несложно сделать самостоятельно. Рассмотрим несколько примеров.

Собираем антенну для усиления сигнала модема своими руками

• В домашних условиях можно достаточно просто усилить сигнал 3g или 4g своими руками. Особенно часто это самодельные антенны применяются на даче или в загородном доме для усиления уровня сигнала сотовой связи, в том числе для приема интернета. Самая простая антенна делается за несколько минут. Берётся небольшая намотка медной проволоки, которая оборачивается несколько раз вокруг модема, и выводится ближе к окну или за пределы помещения на 40-80 см. Количество витков нужно подбирать исходя из толщины устройства. Главное обматывать ту часть, в которой расположена сим-карта. На конец проволоки можно надеть жестяную банку. Действенной ли оказывается такая конструкция? Вполне. Ожидайте прибавку в 5-10%.
• Для ещё одной несложной антенны понадобится пустая металлическая банка из-под кофе. В боковой части прямо по центру делается отверстие, в которое закрепляем модем. Идеально, когда наружная часть устройства выступает примерно наполовину или чуть меньше. Затем подключаем модем через USB-удлинитель и методом проб находим хорошее место с лучшим сигналом.
• Довольно часто для усиления сигнала модема создают рамочную антенну, имеющую зигзагообразную форму и напоминающую собой 2 ромба из медной проволоки. Оба имеют одну точку прикосновения друг с другом, состоящую из двух углов. Получается незакруглённая «восьмёрка». В интернете такая конструкция более известна как антенна Харченко. Далее к ней припаивается высокочастотный кабель (как для TV). Лучше всего часть провода напаять на коннектор – станет похоже на вилку. Другой конец кабеля зачищается, чтобы им обмотать сам модем (5-6 витков). Для повышения эффективности стоит снабдить антенну рефлектором – пластиной из металла или фольги. Крепим конструкцию максимально высоко, например, на крыше или последнем этаже.