Мультидиапазонная антенна своими руками

3G/4G антенна своими руками с радиусом охвата до 30 километров

Когда живешь вдалеке от вышек сотовой связи, даже элементарный звонок может быть настоящей проблемой. Что уже говорить о приеме интернета по средству каналов 3G и 4G. Однако, данную проблему на самом деле можно относительно легко и весьма изящно решить. Для этого потребуется поработать руками и соорудить небольшую антенну. Благо все материалы для нее очень доступны.

Материалы и инструменты

Понадобятся кое-какие материалы.

Для создания 3G/4G антенны понадобится шпилька цельнорезьбовая М6 или М8 длиной 140 мм, тонкая жесть из любого металла, гайки под шпильку в количестве 12 штук, коаксиальный кабель длиной до 12 метров – 2 штуки. Также понадобится F-разъем для ТВ кабеля – 4 штуки и разъем Pigtail с переходником – 2 штуки.

Матчасть

Сразу поясним, что параметры сборки для антенн 3G и 4G отличаются. Вся суть в диапазоне частоты, которую использует оператор. Для этого следует взять телефон и выполнить поиск операторов сети. Среди многочисленных 2G сигналов следует искать нужный нам. Зная, какой именно оператор обеспечивает соответствующее покрытие, приобретаем подходящую SIM-карту. Ниже приведены схемы антенн-пушек для разных сигналов с характеристиками.

Сборка антенны

Ничего сложного нет.

При сборке антенны необходимо соблюдать точность, вплоть до последнего миллиметра. При этом ничего принципиально сложного в нем нет. Сначала следует вырезать из жести 6 дисков, как на рисунках. Идеальным материалом для этого станет листовая медь. Резать ее можно даже канцелярскими ножницами. Диаметр дисков должен составлять 100, 74, 54, 39, 39, и 39 мм (для антены 3G 2100 МГц). Однако прежде чем вырезать диски, лучше заблаговременно сделать центральные отверстия.

Такая антенна поможет.

На диске 74 мм сразу готовим отверстие для пайки жилы провода на расстоянии 11 мм от края. Здесь же будут крепиться оба коаксиальных провода для ТВ. Второе отверстие также делается с отступом в 11 мм и под углом 90 градусов относительно первого отверстия. Из пары обыкновенных телевизионных F разъемов нужно отломать выступающую часть и запрессовать ее на диске в 100 мм, как показано в видео ниже. Телекабеля крепятся к самому большому диску. После установки провода припаиваются. Приделываем к антенне ручку и останется только прикрепить к нашему проводу разъемы Pigtail.

Наглядно смотрим на процесс сборки в видеоматериале.

Видео

Материалы по теме

А вот ещё:

Как живут в самом узком городе мира

Живописный китайский городок Яньцзинь, расположенный вдоль ущелья Тибетского нагорья, прославился тем, что он встроен в подножье лесистых скал. В нем нет ни мудреных транспортных развязок, ни широких проспектов, ни главных улиц лишь потому, что он является самым узким городом мира.

Яньцзинь – самый узкий город мира, спрятавшийся в глубине Тибета (Китай). | Фото: trendymen.ru.

В глубине Тибета, в тесном горном ущелье притаился необычный город под названием Яньцзинь (городской округ Чжаотун, Китай). Примечательным фактом его существования стала не живописная природа и чистейший воздух, а то что он является самым узким городом мира, в котором нет ни шумных проспектов, ни замысловатых транспортных развязок поскольку высотные дома практически встроены в крутые склоны отвесных скал, ограничивающих разрастание населенного пункта ширину.

Город Яньцзинь расположен на живописных склонах ущелья (Китай). | Фото: vashurok.ru.

Хотя забытым богом и людьми его совсем нельзя назвать, поскольку он имеет стратегически важную национальную железнодорожную трассу, соединяющую Китай и Вьетнам, а также от 400 до 500 тыс. жителей. Учитывая практически вертикальное расположение города, не удивительно, что для железной дороги и единственной автострады были проложены туннели, глубоко в скале и сделаны мосты, поскольку привычной равнины на этой территории не имеется.

Городская застройка повторяет берега горной реки Наньсихэ (Яньцзинь, Китай). | Фото: nevsedoma.com.ua.

В некоторых местах ширина города не превышает 30 метров (Яньцзинь, Китай).

Справка: Яньцзинь – это не единственный город с подобным названием в Китае. Несмотря на то, что название произносится одинаково – написание и значение разнятся. Населенный пункт, о котором сейчас пойдет речь, находится в одноименном уезде, относящемся к городскому округу Чжаотун провинции Юньнань и переводится как «Соленый брод», поскольку на берегу реки Наньсихэ обнаружены солончаки. Этот Яньцзинь имеет площадь 240 кв. км, в самом узком месте его ширина достигает всего лишь 30 м, а в самом широком — не превышает 300 метров.

Многоэтажные дома на первой линии устанавливаются только на сваи (Яньцзинь, Китай). | Фото: noodlemagazine.com.

Специфика рельефа диктует и свои градостроительные нормы, и планировку, ведь первые этажи многоэтажных домов практически свисают над водами горной реки, которая абсолютно непредсказуема. Кто живет вдоль горных рек знают, что с виду скромная речушка, которую в засуху можно запросто перейти вброд практически, не намочив ноги, за считанные минуты превращается в ревущий поток воды, сносящий все на своем пути.

Учитывая это обстоятельство, не удивительно, что все постройки, возводящиеся на первой береговой линии, устанавливаются на высокие сваи. А вот последний ряд домов тщательным образом укрепляют, чтобы избежать обрушений во время оползней или камнепадов. В относительной безопасности находятся лишь те строения, которые оказались в центре города, хотя в самых узких местах ущелья имеется только один ряд домов, повторяющих очертания берега.

В самом узком городе мира строятся лишь многоэтажные дома (Яньцзинь, Китай). | Фото: noodlemagazine.com.

В городе узкие улочки и в большинстве случаев – пешеходные (Яньцзинь, Китай).

По понятным причинам Яньцзинь не может разрастаться в ширину, поэтому с каждым годом его протяженность становится все больше, а многоэтажные дома – все выше. И это невзирая на то, что пересечь реку можно только в двух местах, а из города ведет единственная автомагистраль. Но это, судя по всему, не пугает местных жителей, они не торопятся покидать хоть и странное жилье, но свое, ведь стоит оно очень дорого, как и каждый клочок суши.

В засуху горная река больше похожа на ручеек, но только до первого дождя (Яньцзинь, Китай).

Малейший дождь превращает скромную речушку в бурлящий поток, несущийся с огромной скоростью (Яньцзинь, Китай). | Фото: © Guizhou Li Jun.

С работой в городке тоже не густо, часть населения работает в сфере обслуживая и туристической индустрии, еще часть – в образовании, остальные же обслуживают железную дорогу и единственную автотрассу с мостами.

Особенно туго горожанам приходится во время наводнений. Тогда потоки воды, устремляющиеся с вершин гор к реке, сносят скудные посевы, поскольку некоторые жители умудряются зарабатывать на выращивании риса или овощей. А сама река поднимается настолько высоко, что может затопить не только нижний этаж, при этом сваи не только не спасают, но и могут обрушиться.

Наводнение в 2020 году унесло не только урожай, но и человеческие жизни (Яньцзинь, Китай). | Фото: enciclopediya-geografa.ru.

Сильнейшее наводнение, произошедшее в 1992 г., унесло не только урожай и дома, но и погибли люди. Впрочем, как и 2020 году, когда об уникальном городе, построенном чуть ли не на реке, узнал весь мир. Новостные ленты мировых СМИ были переполнены снимками и видео, снятыми с помощью дронов, где отчетливо видно, что многие дома, невзирая на высокие сваи, оказались залиты водой, которая поднималась даже на ближайшие улочки.

Несмотря на то, что постоянно подмываются дома, расположенные на берегу реки, горожане не спешат покидать свой город, тем более, что после наводнений начинают строиться новые районы с более безопасными домами и благоустроенными квартирами.

Источник

Интернет для дачника. Добываем максимальную скорость в сетях 4G. Часть 2. Выбор внешней антенны

Недавно я проводил сравнительное тестирование LTE роутеров и вполне ожидаемо оказалось, что производительность и чувствительность радиомодулей у них существенно отличается. Когда же я подключил к роутерам антенну, прирост скорости увеличился кратно. Это натолкнуло меня на мысль провести сравнительное тестирование антенн, которые позволят не просто обеспечить связь в частном доме, но и сделать ее не хуже, чем в городской квартире, с подключением по кабелю. Ну а чем закончилось это тестирование можно узнать ниже. Традиционно, для желающих смотреть, а не читать, сделал видеоролик.

Методика тестирования

Без нормального структурного подхода не получить качественных результатов, а целью этого теста я поставил выбор лучшей антенны для максимально скоростного доступа в Интернет. В качестве эталона измерения был выбран роутер Zyxel LTE3316-M604, который в предыдущем тесте вполне оправданно занял первое место. Этот девайс может работать как с обычным проводным провайдером, задействуя резервный канал связи по 3G/4G в случае необходимости, так и работать полностью автономно, используя сотовые сети 3G и 4G. В моем тесте используется только сеть 4G, так как через нее передаются только данные и нагрузка голосового трафика не влияет на этот канал связи.

Для теста я выбрал три различных антенны, относящиеся к разным типам: первым тестом, для получения чистых значений, роутер работал без внешних антенн, используя только встроенные антенны. Вторым тестом была подключена антенна с круговой диаграммой направленности. В третьем тесте была задействована панельная антенна, имеющая более узкую диаграмму направленности, которая использовалась в прошлом тесте. Ну а четвертым этапом шло испытание узконаправленной сетчатой параболической антенны.

Все замеры скорости проводились в будний день в дневное время, чтобы нагрузка на базовую станцию была минимальна, а скорость закачки максимальна. На каждом этапе тест проводился три раза и вычислялось среднее значение скорости скачивания и отдачи. Роутер подключался к одной и той же БС, юстировка антенн производилась по показаниям сигнала в web-интерфейсе роутера.
Также я сделал суточный график значений скорости скачивания и отдачи данных в моей местности, что прекрасно демонстрирует работу пользователей с Интернетом. Полагаю, что у провайдера будет примерно та же картина нагрузки на БС. Что интересно, график скорости скачивания существенно скачет, а вот график отдачи практически неизменен — это говорит о том, что пользователи больше качают, нежели отдают данные.

ТТХ:
Частотные диапазоны, МГц: 700–960, 1700–2700
Коэффициент усиления, дБ: 2 x 6
Допустимая мощность передачи: 10 Вт
Размер, см: 37 x Ø6,5
Масса, грамм: 840

Начнем с испытания антенны, которая имеет круговую диаграмму направленности. Эта антенна не может похвастаться каким-то запредельным коэффициентом усиления, но зато она поддерживает технологию MIMO, то есть это две антенны в одном корпусе. Кроме того, она герметична и имеет сразу смонтированные кабельные сборки длиной 5 метров. Частотный диапазон захватывает все сегменты от GSM до LTE, то есть поддерживаются сети 2G/3G/4G. В комплект входит крепление на штангу или сразу к стене. А теперь рассмотрим, в каких ситуациях она может применяться, если обладает таким размером и КУ. Первое, что приходит на ум, это экранированные помещения: полуподвал или подвал, металлический склад или ангар, корабль или катер. Во всех этих случаях железобетон и металл отлично экранируют внешний сигнал, и если снаружи радиотехника может работать отлично, то внутри приема может не быть вовсе. В этом случае, такая антенна решит проблему связи. Ее можно использовать не только для роутера, но и для репитера. Но именно для роутера она раскроет весь свой потенциал, а круговая диаграмма направленности хорошо работает на движущихся объектах, позволяя не настраивать антенну на какую-то одну вышку. В моем случае, скорость с антенной оказалась несколько ниже, чем без нее, поскольку КУ антенны схож с КУ встроенных антенн в роутер, а вот на 5-метровых кабелях происходят потери.

Обладает небольшим КУ

ТТХ:
Диапазон частот, МГц: 1700-2700
Коэффициент усиления, дБ: 2×16-18
Допустимая мощность передачи: 50 Вт
Габариты, см: 45 х 45 х 6
Масса, грамм: 2900

Вторая антенна проработала у меня уже несколько лет и участвовала в предыдущем тесте. Зарекомендовала себя очень хорошо при работе как напрямую с вышкой, так и с отраженным сигналом. Так как диаграмма направленности у нее уже, чем у всенаправленной антенны, то и коэффициент усиления вырос до 16-18 dBi, в зависимости от частоты сигнала. Кроме того, работает она в режиме MIMO, а это уже дает прирост в скорости. Стандартное крепление на штангу обеспечивает возможность настройки как по горизонту, так и по вертикали. Кроме того, крепление позволяет повернуть антенну на 45 градусов, чтобы сменить поляризацию — иногда это дает выигрыш в несколько мегабит. Большая, герметичная и эффективная! И если без этой антенны показатели RSRP/SINR были -106/10, то с панельной антенной выросли до -98/11. Это дало прирост в скорости на скачивание с 13 до 28 Мбит/с, а на отдачу с 12 до 16 Мбит/с. То есть двукратный прирост на скачивание на той же БС — отличный результат. Кроме того, антенна, благодаря небольшому углу, позволяет отсечь ближние, но более загруженные базовые станции и переключиться на другие, менее загруженные. Стоит только учесть, что кабельную сборку желательно делать покорочее, чтобы не терять сигнал в проводах.

При размере 45х45 сантиметров обладает парусностью, что требует качественного основания для крепления

ТТХ:
Диапазон частот, МГц: 1700–2700
Коэффициент усиления: 25 дБ на частоте 1700–1880 МГц, 26 дБ на частоте 1900–2175 МГц, 27 дБ на частоте 2600–2700 МГц
Максимальная подводимая мощность: 100 Вт
Размер, см: 90 x 81 x 36
Масса, грамм: 3200

Параболическая сетчатая антенна примечательна сама по себе — она обладает впечатляющими размерами 90х81 сантиметр. Она не круглая, как это принято у спутниковых антенн, что даже положительно сказывается на диаграмме направленности. Кроме того, сетчатое исполнение очень заметно снижает парусность — ветер просто проходит сквозь нее, а на фокусировке сигнала это практически не сказывается. Антенна работает в диапазоне частот от 1700 до 2700 МГц. Есть три положения облучателя: по одному для каждой частоты. В инструкции доступно показано, как надо расположить облучатель относительно антенны, чтобы получить максимальное усиление при нужной частоте, то есть для начала надо знать, на каких частотах работает ваш провайдер. Тут на помощь приходит web-интерфейс роутера, в котором вполне доступно демонстрируется рабочая частота. С этой антенной работать несколько сложнее, требуется точная юстировка, так как угол направленности очень мал. Очевидный плюс такого решения — это возможность точного направления на нужную БС, даже если несколько станций расположены почти по прямой. Минусы тоже есть: время отстройки на БС заметно увеличивается, а работать с отраженным сигналом становится сложнее. Но самое главное — это коэффициент усиления. Он колеблется от 25 до 27 dBi. В моем случае, это позволило усилить сигнал с изначальных RSRP/SINR -106/10 до -90/19 dBi, а скорость приема выросла с 13 до 41 Мбит/с, передачи с 12 до 21 Мбит/с. То есть скорость приема возросла более, чем в три раза! Ну а в глухой местности, где сотовая связь может вообще не ловить, вполне реально поймать как 3G, так и 4G сигнал за несколько десятков километров!

Подведение итогов

Сравнительное тестирование показало, что даже без антенны, при хорошем возвышении (10 м от земли), роутер Zyxel LTE3316-M604 может обеспечить приемлемую скорость работы с Интернетом. Но роутер не оставишь на улице, поэтому данный вариант подходит в квартире, офисе, но не там, где вышку даже с биноклем не разглядеть.

Антенна FREGAT MIMO подойдет тем, кто по ряду причин не может получить радиосигнал в месте установки роутера. Это могут быть экранированные стены, низкое расположение, иные помехи. А две антенны в едином корпусе обеспечат поддержку технологии MIMO, что должно увеличить скорость работы.

Что касается панельной антенны OMEGA 3G/4G MIMO, то она себя показала очень достойно. Работа как с прямым, так и с отраженным сигналом, масса вариантов монтажа, хороший коэффициент усиления. Небольшие габариты не дают большой парусности, а выигрыш в скорости заметный. Можно брать смело, если сигнал 3G/4G есть, но крайне слабый или его нет вообще.
Ну а параболическая сетчатая антенна PRISMA 3G/4G MIMO подойдет для самых отчаявшихся, потому что с таким усилением и возможностью точной настройки на БС можно получить связь даже в самой отдаленной деревне, если в радиусе нескольких десятков километров есть базовая станция сотового оператора.

Заключение

На данный момент я оставил работать антенну OMEGA 3G/4G MIMO. Пришлось несколько переместить штангу крепления на стене, так как габариты антенны диктуют свои условия. При кабеле длиной 3 метра и выбранном роутере я видел скорости до 50 Мбит/с, когда БС была наименее загружена. Это стремится к теоретическому пределу скорости в 75 Мбит/с при имеющихся условиях работы БС: частота Band3 -1800 МГц, ширина канала 10 МГц. Но главное, что при удалении более 8 км от базовой станции, мне удалось получить скорости близкие к тем, которые можно иметь в непосредственной близости от вышки. Приведу для примера картинку покрытия радиосигнала при использовании различных частот.

В заключении скажу, что обеспечить себя хорошим интернетом на даче или в частном доме можно всегда. Не стоит опасаться незнакомого оборудования: для выбора 3G/4G роутера просто прочитайте мою предыдущую статью. А при выборе антенны обращайтесь к тем, кто ими занимается всерьез — там подберут оптимальное решение и даже подготовят все кабельные сборки. Вам на месте останется только всё подключить. Удачи, хорошего пинга и стабильной скорости!

Источник