Антенны для усиления сигнала модемов 3g или 4g своими руками: несколько вариаций. 3g/4g антенна своими руками с радиусом охвата до 30 километров

Офсетные антенны

Если взять параболу и использовать только часть её ветви, то мы получим офсетную антенну. При том же положении, точка, в которую будет происходить отражение, будет смещена относительно центра и установленный в ней конвертер не закроет часть зеркала своей тенью. Основной недостаток прямофокусных антенн, таким образом, устраняется. Сами по себе офсетные антенны имеют анфас, напоминающий обычное яйцо для больших антенн, или круг для маленьких. Антенны размером 1.2м и больше не круглые и даже не овальные, вместо диаметра у них обычно указывается максимальная длина и ширина антенны. Маленькие тарелки диаметром 0.9 м и меньше имеют круглую форму. Офсетные тарелки отражая сигнал, дают неровное пятно на конвертере, за счёт чего не используются при профессиональном телевизионном приёме.

Установить офсетную тарелку намного проще, ведь она стоит почти вертикально, а это упрощает её постановку на стену дома, или на балкон. Кроме того, атмосферные осадки не задерживаются на офсетном отражателе, а пыль смывается и сдувается ветром. Из-за этих параметров офсетные антенны получили большое распространение среди домашних пользователей спутникового ТВ и организаций, которым не нужно профессиональное качество приёма. Для спутникового интернета особой разницы между офсетной, или прямофокусной тарелками нет.

Базовые станции. Общие сведения

Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы.

Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:

С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).

Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:

Антенна Харченко для 4g модема своими руками

Названо устройство по имени инженера, который первым придумал его. Это мощная внешняя антенна для usb модема 4g изготавливается своими руками, схему нужного варианта можно найти в Интернет. Мы приведем самый простой.

Понадобится медная проволока, лист алюминия толщиной 2мм. Сначала надо изогнуть проволоку таким образом, чтобы в середине ее стороны не касались. И припаять концы.

В центре пластины сверлится отверстие под кабель.

Затем на платине крепится проволока. Она не должна касаться рефлектора.

Расстояние 3,6 см.

Далее это крепится на кронштейн спутниковой тарелки или просто на палку.

Если модем имеет разъем под усилитель, то осталось только подключить. Если нет, то его тоже надо подготовить своими руками. Нужна медная фольга для печатных плат. Обмотайте модем на 2/3. Припаяйте кабель. Сделайте второй слой. И закрепите.

Все готово!

Также вы можете ознакомиться с обзором антенн 4g Mimo и узнать, как настроить 4g на телефоне.

Чем выше, тем лучше

Настройка спутниковой антенны МТС

Устанавливают внешнюю антенну для 4g как можно выше над уровнем земли. Это делают по трём причинам:

Высокая трава и листва деревьев довольно активно поглощают электромагнитные волны. Из-за этого может происходить существенное затухание мобильного сигнала.
Покрытия кровель окружающих домов являются хорошими отражателями. В результате мощность сигнала существенно падает, так как его часть уходит в сторону.
Существенный фактор ослабления сигнала – это большое расстояние между приёмником и транслятором.

Высотой положения установленной антенны исключают поглощающие и отражающие препятствия на пути сигнала. Также поднятием приёмного устройства можно существенно сократить промежуток между антенной и вышкой передатчика.

Конкретные модели

Конвертер для спутниковой антенны от Триколор пользуется популярностью из-за своей надежности, к тому же купить его можно по доступной цене. Он не будет стоить дорого, но обеспечит хозяев дома качественным сигналом.

Спутниковая головка от Триколор

Спутниковое телевидение ALYNO имеет конвертер совмещенный С+Ku на основе двух конвертеров.

У него зависимый выход “Хорёк прямофокус Twin-Twin”, обеспечивающий постоянный приём сигнала сразу в двух диапазонах: C и Ku. Работает только вместе с пассивным мультисвичем 4/2. Сделан для офсетных антенн. Колпаки полиэтиленовые.

Конвертер General Satellite GSLF-51E с диаметром волновода: 40 мм (стандартный); тип разъема: 75 F-тип также популярен среди абонентов.

Конвертер Galaxy Innovations GI-301 – конвертер круговой поляризации. Его очень удобно использовать в повседневной жизни.

Выбор типа антенны

Чтобы понять выбор спутниковой антенны, надо иметь представления, как она работает. А работает она очень просто. Сама антенна, тарелка в нашем понимании, является ни чем иным, как отражателем — своеобразное зеркало, концентрирующее падающий на него сигнал на приёмнике — конвертере. Конвертер уже принятый сигнал преобразует в понятный для ресивера и передаёт его по кабелю. Поэтому к самой тарелке никаких проводов не подходит — они подходят к маленькой коробочке, конвертеру. Комплект из отражателя и конвертера и является самой спутниковой антенной. И в зависимости от конструкции, антенны делятся на два основных типа — прямофокусные и офсетные.

Какой кабель лучше всего подойдет для 4G антенны

Настройка панельной антенны 4G подразумевает под собой грамотный выбор кабеля. Большинство специалистов рекомендуют для этой цели использовать кабель, который обладает сопротивляемостью в 75 Ом

Но почему именно он, ведь есть аналогичный кабель с сопротивлением в 50 Ом? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо обратить внимание на физику и метод работы этого кабеля

Если не слишком углубляться в физику, принцип работы кабеля для выхода в интернет выглядит следующим образом: во время прохождения высокочастотных сигналов через коаксиальный кабель происходит вытеснение тока из-за воздействия магнитного поля с высокой частотой. Из-за этого ток не может равномерно распределиться по делениям в центральной жиле и проходит по пути наименьшего сопротивления, используя тонкий поверхностный слой. Именно поэтому данное явление принято называть поверхностным эффектом. Размеры этого слоя напрямую зависят от частоты магнитных полей, при увеличении которых толщина поверхностного слоя падает. Благодаря этому фактору нивелируется разница между применением кабелей с медными жилами и стальными проводниками, которые покрываются слоем меди.

Процесс создания

Этапы сборки будут зависит от того, какой тип устройства был выбран.

Простое внешнее устройство

Обычная внешняя антенна представляет собой прибор для усиления качества сигнала сотовой сети, который устанавливается на улице. Может иметь различный внешний вид, например, в виде большого уловителя из пластины или простой телевизионной антенны, приспособленной для сигнала 3G.

Обратите внимание! В случае с внешними антеннами большую роль играет качество изоляции, поскольку усилителю придется работать в различных погодных условиях

Важное значение в подобных устройствах имеет выбор наилучшего места для установки и направление в сторону базовой станции. Кроме этого, их следует качественно изолировать, чтобы вода не попала в места с микросхемами и проводными соединениями

Кроме этого, их следует качественно изолировать, чтобы вода не попала в места с микросхемами и проводными соединениями

Рефлектор создается из металлического листа, который рекомендуется закруглить

Если нет стали, то можно использовать фанеру или картон, который следует обмотать фольгой

Рефлектор создается из металлического листа, который рекомендуется закруглить. Если нет стали, то можно использовать фанеру или картон, который следует обмотать фольгой.

Панельная антенна

Представляет собой большую металлическую пластину с закрепленными на ней патчами или небольшими панелями для лучшего улавливания. Для создания 4G антенны — «пушки» — своими руками нужно купить:

ребристое оцинкованное железо для создания панели (один лист с размерами 334×290 мм);
для создания патчей четыре листа оцинкованного железа (размерами 118×70,5 мм);
медную проволоку (диаметром 2 мм);
медную фольгу, желательно несколько больших кусков (вырезать окружность диаметром 21 мм);
пенопласт для патчей;
супер-клей.

Справка

Говоря совсем просто, мобильный телефон представляет собой дуплексную радиостанцию, ведущую радиообмен на разных частотах. Всего в стандарте GSM 900 124 частоты. Телефон, как и базовая станция, может работать на любой частоте, определяемой оператором.

Базовая станция (BS) передает, а телефон (MS) принимает на частотах 935,2 — 959,8 МГц. Мобильный телефон передает, а базовая станция принимает на частотах 890,2 — 914,8 МГц. Канал от BS к MS называется Down Link, от MS к BS — Up Link. Большинство операторов используют ограничение дальности работы мобильного телефона от базовой станции — 35 км, что обусловлено особенностями стандарта. Поясним, что в сети стандартной конфигурации в одном частотном канале формируется 8 временных интервалов (тайм-слотов): один служебный, а семь — разговорные. Именно в этом случае максимальная дальность связи на каждом канале составляет 35 км. Однако в GSM предусмотрена также нестандартная конфигурация соты, при которой дальность связи увеличивается на 70 — 100 км (конфигурация Extended Cell). К сожалению, при такой конфигурации количество разговорных каналов уменьшается до 2 — 3, что уменьшает емкость сети. Использовать такой режим в городе и около оператору не выгодно. Иногда этот режим используется на морском побережье для создания прибрежной зоны покрытия.

Таким образом, если у вас телефон стандарта GSM 900, не пытайтесь установить связь, удалившись от ближайшей базовой станции больше чем на 35 км. Максимальная дальность связи, достигнутая мной, — 34 км.

Как протестировать изменения

Можно просто немного «посёрфить» в интернете, чтобы определить, улучшилась скорость или нет. Если вам нужны точные данные, измерьте скорость с помощью любого сервиса, например, через SpeedTest или «Яндекс.Интернетометр». Сделать это нужно до и после установки антенны на модем.

Переходим на сайт и запускаем процедуру. Оцените результат, когда процесс завершится. Повторите его несколько раз и высчитайте среднее значение — показатель и будет реальной скоростью.

Щёлкните по «Измерить» на сайте

Если вам нужна простая антенна, для изготовления которой не требуется особых навыков и знаний, сделайте проволочную или баночную антенну. Можно также взять вариант с дуршлагом или старой спутниковой антенной. Для более опытных подойдут способы посложнее — антенна Харченко или «Двойное кольцо».

Источники

https://itmaster.guru/nastrojka-interneta/routery-i-modemy/3g-antenna-svoimi-rukami.html
https://amperof.ru/antenny/3g-antenna-usileniya-priema.html
https://HouseDiz.ru/antenna-xarchenko-svoimi-rukami-dlya-3g-modema-iz-podruchnyx-sredstv/
https://www.kramola.info/vesti/neobyknovennoe/3g4g-antenna-svoimi-rukami-s-radiusom-ohvata-do-30-kilometrov
https://4gconnect.ru/4g-antenna-svoimi-rukami
https://tytmaster.ru/antenna-dlya-3g-modema/

Вибраторная логопериодическая (логарифмическая периодическая) антенна, или логопериодическая решетка из симметричных вибраторов

Логопериодическая антенна (ЛПА) состоит из нескольких полуволновых дипольных излучателей постепенно увеличивающейся длины. Каждый состоит из пары металлических стержней. Диполи крепятся близко, один за другим, и подключаются к фидеру параллельно, с противоположными фазами. По виду такая антенна похожа на антенну Яги, но работает она по-другому. Добавление элементов к антенне Яги увеличивает её направленность (усиление), а добавление элементов к ЛПА увеличивает её полосу частот. Её главное преимущество перед другими антеннами – чрезвычайно широкий диапазон рабочих частот. Длины элементов антенны относятся друг к другу по логарифмическому закону. Длина самого длинного из элементов составляет 1/2 от длины волны самой низкой из частот, а самого короткого – 1/2 от длины волны самой высокой частоты.

Спиральная антенна

Спиральная антенна состоит из проводника, закрученного в виде спирали. Обычно они монтируются над горизонтальным отражающим элементом. Фидер соединяется с нижней частью спирали и горизонтальной плоскостью. Они могут работать в двух режимах – нормальном и осевом.

Нормальный (поперечный) режим: размеры спирали (диаметр и наклон) малы по сравнению с длиной волны передаваемой частоты. Антенна работает так же, как закороченный диполь или монополь, с такой же схемой излучения. Излучение линейно поляризуется параллельно оси спирали. Такой режим используется в компактных антеннах у портативных и мобильных раций.

Осевой режим: размеры спирали сравнимы с длиной волны. Антенна работает как направленная, передавая луч с конца спирали вдоль её оси. Излучает радиоволны круговой поляризации. Часто используется для спутниковой связи.

Как настроить 4G антенну на базовую станцию

После покупки возникает вопрос, каким образом совершить установку и настройку 4G антенны.

Обратите внимание!

Настройка 4G антенны выполняется при соблюдении основного принципа — чем выше, тем лучше!

Нужно учитывать, что любые сигналы подвергаются:

Затуханию из-за преград в виде крон деревьев, поскольку листва очень сильного ухудшает качество передачи электромагнитных волн.
Затуханию на расстоянии, и чем в большем удалении антенна находится от базовой станции, тем выше будет это значение.
Отражению, поскольку постройки и крыши зданий в значительной мере отражают электромагнитный сигнал.

Чтобы минимизировать эти факторы, антенна должна быть размещена на максимальной высоте.

Для определения направления антенны она подключается к модему, который, в свою очередь, необходимо подключить к ноутбуку. После чего стоит забраться на максимальную высоту, как правило, эта точка находится на крыше дома. И как же настроить антенну для интернета? Для этого вам нужен помощник, который будет наблюдать за уровнем сигнала на компьютере в то время как вы находитесь на крыше дома с антенной.

Находясь на возвышенности, необходимо постепенно поворачивать антенну на 10 градусов и проверять качество LTE сигнала. Благодаря этому методу можно направить антенну в том направлении, где уровень сигнала максимально высокий, также для ускорения этого процесса используйте приложения для мобильных телефонов, описанные выше. Стоит отметить, что не во всех случаях базовая станция с максимальным уровнем сигнала сможет обеспечить наибольшую скорость в Сети. Если вам удалось «словить» хороший сигнал в нескольких положениях, нужно измерить скорость интернета в каждом из них при помощи онлайн-сервисов.

Для установки 4G антенны используют 3 основных способа:

При помощи мачты.
Закрепляют на стену дома кронштейном.
Установка отдельной вышки.

Первый метод будет оптимален в том случае, если на крыше уже имеется мачта, которая принимает сигнал телевидения, на нее же можно закрепить антенну для приема сигнала LTE.

Какие виды 3G/4G-антенн бывают

Антенны (как покупные, так и самодельные) разделяют на несколько видов в зависимости от нескольких показателей. Если говорить о способе установки, есть комнатные или уличные антенны. Последние более эффективные, так как они работают в открытом пространстве, где меньше всего помех. Они подойдут для тех абонентов, которые живут далеко от вышки.

Комнатные антенны не такие эффективные, как уличные

По принимающему сигналу антенны делят на широкополосные и узкополосные. Первые более функциональные — они способны принимать сигнал 2G и 3G, когда, к примеру, 4G не ловит.

Антенны делят также на направленные, всенаправленные и секторные. Последние два вида способны ловить сигнал сразу от нескольких вышек. Ещё различают обычные устройства и антенны MIMO — усовершенствованное оборудование сразу с двумя антеннами, которые принимают сигнал отдельно друг от друга, но передают сигнал модему одновременно. Они способны увеличить скорость и до 100 Мбит/с.

У антенны MIMO по сути два приёмника, отсюда и её эффективность

В зависимости от наличия в антенне усилителя устройства разделяют на активные и пассивные. Пассивные, где усилителя нет, не так сильно улучшают сигнал мобильной сети, как активные, но при этом их не нужно подключать к розетке (усилитель работает от электрической сети).

Какую программу использовать для настройки 4G на компьютере

В том случае, если веб-интерфейс приобретенного вами модема обладает поддержкой отображения уровня сигнала, то определить уровень можно следующим способом:

Подключить модем к ПК.
В браузере в адресной строке ввести 192.168.8.1 (адрес может отличаться в зависимости от модели вашего оборудования).
Перейти на вкладку под названием «Информация об устройстве».

Если же такой функции нет, в интернете есть множество программ для отображения качества сигнала на ПК. К примеру, можно использовать программное обеспечение под названием HiLinkTray. Интерфейс программы интуитивно понятен, и она показывает всю необходимую информацию о входящем и исходящем сигнале.

Конструкция 4G облучателя

На офсетную антенну облучатель UMO MIMO 2×2 рассчитан на эксплуатацию с 3G/4G и Wi-Fi (2,4 МГц) роутерами или модемами конструкции MIMO 2×2 диапазона 1.92-2.68ГГц. У облучателя два входа, идентичны ортогональным поляризациям выделяемого сигнала. Особая схема излучателя дает высокую развязку между входами в частоте широкой полосы.

При использовании параболических зеркал крупного диаметра получится показатель больше, чем у других конструкций антенны. Облучатель нужно использовать в комплекте с короткофокусными зеркалами (F/D=0.5-0.6). Элементы, плотно закрываются от осадков и опасных реакций в пластиковый корпус. Для подсоединения к модему нужно два адаптера и 2 сборки кабельные, антенные адаптеры для модема, USB-удлинитель, WIFI-роутер.

Обратите внимание! Облучатель для 4g антенны рассчитан на эксплуатацию объединено с офсетной тарелкой. Показатели усилителя увеличиваются до 27 дБи. Если сигнал модема не устойчив, а скорость интернета низкая, то облучатель дает возможность предоставить устойчивый сигнал на расстоянии до 25 км

Если сигнал модема не устойчив, а скорость интернета низкая, то облучатель дает возможность предоставить устойчивый сигнал на расстоянии до 25 км

Показатели усилителя увеличиваются до 27 дБи. Если сигнал модема не устойчив, а скорость интернета низкая, то облучатель дает возможность предоставить устойчивый сигнал на расстоянии до 25 км.

Панельная антенна 4g своими руками

Для изготовления внешней самодельной антенны для модема 4g lte своими руками вам понадобится:

Лист оцинкованного железа для панели размером 334мм*290мм и для четырех патчей, каждый из которых имеет размер 118мм*70.5мм.
Моток медной проволоки диаметром 2 мм.
Кусок медной фольги для вырезания пятачка диаметром 21 мм.
Пенопласт под патчи.
Клей для приклеивания патчей к пенопласту.

Все размеры внешнего устройства указаны на чертеже.

Сделайте чертеж внешнего усилителя на бумаге в натуральную величину, разложите патчи. Затем изогните проволоку и припаяйте ее к патчам. Высверлите отверстие для штекера кабеля в основании и припаяйте штекер. Затем вырежьте из пенопласта круги, приклейте их к основанию на места патчей. Сверху приклейте конструкцию.

Для использования такой внешней антенны для усиления 3g/4g сигнала своими руками модем должен иметь разъем для кабеля.