Еще одна самоделка, для скучающих дома
Понадобилась пара антенн для цифры, в местах «не самого лучшего приема»… пошел по магазинам (это было еще до самоизоляции 
— если относительно бюджетно, то полное Г. Более дорогое внешне прилично, но как работает под вопросом.
Решил замутить самоделку. Как-то стремно было «крутить» антенну из отрезка кабеля, (хотя по слухам работает) -хотелось чего-то простого, но более приличного и продвинутого
На самом деле, изготовленная мною не кардинально сложнее, но как-то «солиднее» что ли. Да и результаты ее проверки весьма воодушевили, поэтому решил набросать небольшое описание что и как, вдруг еще кому покажется полезным 
… если даже мои уличные котики имеют «нормальную» антенну на своем домике, как же самому быть без антенны?!
Проволока еще не вся закончилась, сейчас что-нибудь соберем!
В описываемых местах, ранее у меня использовались самодельные широкополосные логопериодические антенны, еще со времен «начала перестройки» наверное Они неплохо работали в аналоге и не только на ДМВ, но «цифра им, почему-то, оказалась не по зубам». Не особо вникал в суть причин, снял их и стал размышлять, чем заменить. Вот одна из них, ждет места на «мусорке»
Немного истории
В начале 60-х годов прошлого века, нашим соотечественником, Харченко К. П. была разработана простая плоская зигзагообразная антенна с хорошими характеристиками.
Авторское свидетельство № 138277 на изобретение под названием «Диапазонная направленная антенна» Константину Павловичу Харченко было выдано в 1961 г. (по его заявлению от 16 июня 1960 г.). В том же году были опубликованы материалы в журнале «Радио» для повторения радиолюбителями.
Антенна не критична к материалам и размерам при изготовлении, имеет простое хорошее согласование с кабелем снижения, в ней удачно сочетаются кратные элементы синфазной антенной решётки с одной точкой питания.
Теория и расчеты
Описываемая антенна, в теории, имеет диаграмму направленности «восьмерку» по горизонтали и относительно высокий коэффициент усиления, который дополнительно можно увеличить, при использовании отражателя/рефлектора.
Для получения максимального усиления на всех каналах, необходимо изготавливать антенну примерно на середину диапазона между используемыми мультиплексами.
Найти (для расчетов) частоты мультиплексов, используемых в Вашем регионе, несложно,
например запросом вида «dvb-t2 частоты каналов»+ «Краснодар»
у меня нашлось подобное:
Середина, между двумя «моими» мультиплексами, это 700МГц — на эту частоту и будем рассчитывать антенну.
За основу расчета размеров антенны, возьмем рисунок ее автора
Высчитываем длину волны:λ = 300 / f [m]
300/700 = 0.428м, примерно 43см длина каждой стороны ромба
λ/4
=43/4= 10.75
Суммарная длина необходимого нам материала (11см*8=88см)- менее метра. Расстояние между контактами снижения, куда будем припаивать кабель, 10-12мм (стандартное значение у этой антенны для частот ниже 900МГц).
Я буду изготавливать простую антенну, без рефлектора, однако, для дополнительного увеличения усиления этой антенны, его вполне возможно установить сзади нее
например из металлической сетки/решетки для гриля, фольгированного материала или просто металлической пластины. Его размеры должны быть примерно процентов на 20 больше размеров антенны и расположен он должен быть на расстоянии ƛmax/7. Для моего случая: длина волны (39канал) 300/618, получается….49/7= то есть порядка 7см
Для тех, кому лень самому заниматься расчетами
— можете использовать онлайн-калькулятор, результаты лишь слегка будут отличаться от мною полученных. Вот, например такой -здесь сразу вводятся частоты двух мультиплексов и получаем размеры антенны (без рефлектора) Или другой вариант, с рефлектором -хочу правда заметить, что во втором варианте используется несколько иной вариант расчета, отличающийся от авторского. Подразумевается антенна с углами отличными от 90° и удаление рефлектора рассчитывается как λ/8
Для изготовления полотна антенны рекомендуется использовать алюминий или медь (медь хорошо паяется) диаметром от 3мм и выше — чем больше диаметр, тем более широкополосной получается антенна. Можно использовать трубки, толщина стенок непринципиальна, так как используется только поверхность материала (по-сути можно фольгой обмотать любой диэлектрик для получения необходимого материала). Однако, на мой взгляд, проще всего купить метр медной проволоки большого сечения в магазине электротоваров.
Причины неустойчивого сигнала
Качество сигнала сотовых операторов зависит от нескольких факторов:
- Ландшафт конкретной местности.
- Степень удаленности устройств от базовых станций операторов.
- Качество оборудования, с которым работает провайдер.
- Модель планшетного компьютера или смартфона.
- Присутствие препятствий на пути прохождения сигнала.
- Особенности провайдера.
Если сигнал стабильно плохой, это повод отправить жалобу. Но решение не имеет больших перспектив. Еще ни один пользователь не смог получить ответ на вопрос, когда качество сигнала будет налажено. Рациональное решение — установка усилителя 3G, 4G.
С технологической точки зрения, пользователи могут использовать несколько вариантов:
- фемтосота;
- GSM усилитель;
- антенна для маршрутизатора;
- антенна для модемного устройства.
Фемтосота — компактный GSM ретранслятор. Это ваша собственная миниатюрная базовая станция. Ее нужно установить у себя в доме. Остальные варианты рассматриваем далее.
Сборка антенны
Очистим от изоляции кусок провода длиной метр.
мне «попался» провод диаметром 4.5мм
Из инструмента понадобятся тиски и молоток. Отмеряем примерно по 11см и изгибаем под углом 90°
В конечном результате нужно получить такую «геометрическую» фигуру
Лишнее обрезаем и спаиваем концы. Должно получиться что-то похожее…
Припаиваем кабель, как показано на фото.
Кабель прокладываем по одной из сторон квадрата и закрепляем хомутами. Такое расположение кабеля необходимо для его согласования (есть разные мнения, не все соглашаются с данным утверждением).
При использовании рефлектора, полотно антенны в крайних точках квадратов можно крепить и с помощью металлических стоек, например припаять на остатки такой же медной проволоки — там точки с нулевым потенциалом (выделено зеленым цветом). В остальных местах крепление допускается только через диэлектрик.
Максимальный 4G
Универсальный комплект для 4G интернета
22000 руб.
В корзину
Плюсы:
- Длина кабеля до 80 метров! Сигнал и питание подаются по одному кабелю по технологии POE.
- Гибкий кабель.
- Максимальная скорость интернета. Поддерживает технологию MIMO. Выше скорость не даст ни один другой комплект.
- Антенна поддерживает абсолютно все частоты от 700 до 2700 МГц и все стандарты 2G, 3G и 4G.
- Стабильность работы при любых температурах от -30 до +50 градусов. Заводское качество, а не подвальное производство с Митинского рынка
Минусы:
- 1. Неудобно менять сим карту. Собственно говоря, не факт, что понадобится делать это когда либо.
- 2. Пока не выявлено Возможно цена покажется не самой дешевой.
Недавно появилось обзорное видео подобного устройства:
Испытания
Ну и наконец проверка работоспособности и примерная
оценка качества полученной антенны.
С проверкой собственно говоря все просто — включили, работает! А что бы оценить, а «стоила ли овчинка выделки», сравним параметры принимаемого сигнала от изготовленной антенны, с уже используемой мною на даче, с заявленным коэффициентом усиления 11dBi
Антенна установлена на мансарде дачного домика, на расстоянии примерно 16км от вышки теле class=»aligncenter» width=»800″ height=»1067″[/img] Самоделку повесил примерно на такой же высоте, внутри помещения.
Уровень сигнала: слева заводская стационарная антенна/справа самоделка
На первый взгляд разница всего в 1% (95 против 94) — но это не совсем правильное сравнение, так как внешняя антенна у меня подключена через сплиттер, который дополнительно ослабляет сигнал.
Альтернатива 3G/4G интернету
Wi-Fi мост
Если на горизонте радиусом до 10 км есть жилые многоквартирные дома, то с местным провайдером, который подключает квартиры можно договориться о WiFi мосте между жилым комплексом и вашим домом. Навстречу друг другу ставятся 2 антенны, одна на вашем доме, другая — на крыше многоквартирного дома.
На практике стоит такое подключение тысяч 12 и тариф приблизительно 1000-1500р за 15-30 Мбит/сек. Но это действительно безлимитный интернет, который в отличии от 3G/4G не проседает вечером, когда повышается нагрузка на сеть. И хороший пинг до 8 мс — для любителей поиграть в танки и другие современные игры это роскошь загородом
WiMax
Wimax — это связь 4-го поколения. У нас в России этот стандарт связи широкого распространения по ряду причин так и не получил.
Некоторые небольшие местные компании договариваются с операторами связи об аренде их канала связи и размещают на вышках своё оборудование Wimax.
А далее подключают абонентов, устанавливая соответствующие антенны у них на крыше или фасаде дома.
Скорость интернета 10-50 Мбит/сек зависит от удаленности вышки и правильности установки антенны на доме абонента. Пинг около 40 мс. Канал симметричный. Стоимость около 1000-1500р в месяц.
Оценка качества работы антенны
Попробуем сделать более корректное сравнение, подключаясь через вход сплиттера. Ну и кроме того, для наглядности, добавим количество участников
Список антенн, принимающих участие в сравнении:
1. Внешняя антенна Funke BM 4551 наружная дальнего действия,
заявленный коэффициент усиления, из некоторых источников (покупал в Юлмарте), до 16dB
2. Имеется старенькая рамочная ДМВ антенна, от ТВ Электроника 313д, надо сказать при всей простоте, очень неплохая антенна, поэтому и сохранилась
3. Сгонял в магазин- купил для сравнения в обзоре одну из самых дешевых, типа симметричного вибратора (100% самая покупаемая пенсионерами, из-за низкой цены).
Все «замеры» буду проводить в одной точке, максимально близко расположенной ко внешней антенне — ее местоположение опытным путем подбиралось по максимуму сигнала, поэтому можно утверждать что условия приблизительно одинаковые
Итак, уровень сигнала с внешней антенны мы уже видели 95% (на момент текущих измерений показывало 94%), ее берем за эталон. Все сравнения делаем подключая антенны ко входу на сплиттере, к которому обычно подключена внешняя антенна.
Рамочная антенна, от Электроники 82% на 39 мультиплексе и 66% на 60
Бюджетная с «рогами» — 62%/38% (на грани пропадания трансляции)
Двойной квадрат — 92% на обоих мультиплексах, примерно на пару процентов меньше от внешней
Ради любопытства, решил проверить работу рефлектора, который несложно изготовить из любой металлической сетки, пластины или даже фольги… РЕАЛЬНО заметно работает! Уровень поднялся до 96%!, что даже выше от стационарной, с заявленным коэффициентом усиления от 11dB.
Самое любопытное- предмет, который я использовал в качестве рефлектора!
Фольги в доме не нашлось, из совсем доступного с металлической поверхностью необходимых размеров, была… крышка ноутбука (он у меня имеет металлический корпус). Но главное результат! Понятное дело, ноут я «привязывать» к антенне не собираюсь, да и хватит мне ее усиления и без рефлектора
Как работает усилитель сотовой связи
Что такое репитер? Это устройство, которое применяется для улучшения приема устройством сотовой связи. Их эксплуатируют как в городе, так и за его пределами. Работает исключительно с антеннами, идущими в комплекте – они подключается к нему через кабель.
Разновидности и классификация сотовых усилителей
.
Радиочастоты на территории РФ распределяет государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ). Каждому сотовому оператору соответствует определённый диапазон частот. Он делится на полосы канала, представляющие собой более узкие отрезки.
Широкополосные, однополосные и селективные.
- Усилители, имеющие широкие полосы канала, улавливают все полосы стандарта, независимо от оператора связи. Широкополосные репитеры — самый востребованный и популярный тип.
- Однополосные поддерживают лишь одну определённую полосу стандарта.
- Селективный усилитель — это широкополосный репитер с преимуществом программного управления. Данный тип самый новый и более дорогой. Представляется возможность настроить полосу сигнала вручную, однако работа осуществляется лишь с одним провайдером, сигналы других операторов не воспринимаются.
Аналоговые, цифровые и оптические репитеры
- Самый распространённый тип усилителей — аналоговые. Они обладают простой и надёжной конструкцией, а также для продуктивной работы понадобится минимум настроек. На корпусе устройства находится панель управления, через которую осуществляется управление устройством.
- Многие цифровые усилители относят к селективному типу. Устройство оснащено функцией удалённого управления: при помощи ПК можно изменить многие параметры усиления или контролировать целую группу репитеров. Эти модели более дорогие, но отлично подойдут для торговых центров, складов и тп.
- Профессиональные и самые дорогостоящие усилители — оптические. Могут передавать сигналы высокой частотности по оптоволоконному кабелю. Расстояние между аннтенами может доходить до 20 км. Производятся по заказу и используются на крупных объектах.
Как установить и настроить усилитель сигнала сотовой связи
Производитель обязательно предоставит инструкцию установки репитера, но обратим внимание на несколько рекомендаций:
- Одним из главных пунктов будет место установки. Место, где будет самый лучший уровень сигнала — высшая точка здания.
- Важнейший момент — обеспечить «развязку» между внешней и комнатной аннтенами. Всё это для того, чтобы не запустился режим самовоздбуждения: усилитель становится генератором шума и помех и препятствует работе вышки.
- Разнеся аннтены на самое большое расстояние, которое только возможно, вы увеличите затухание сигнала между аннтенами, что даст возможность использования более мощного усилителя. Ориентацию комнатной аннтены следуют изменить, повернув на 90°,что приведёт к поляризации её с вертикальной на горизонтальную. Отсюда и дополнительная развязка на 10-20 дБ. Направление аннтен (внутренней и внешней) должны быть противоположны (180°).
- Следующий шаг — найти местоположение ближайшей станции с помощью программ и направить аннтену в её сторону.
Следует использовать толстый кабель, если протяжённость больше 15-ти м.
Какая выходная мощность усилителя обеспечит покрытие Вашего помещения?
Выходная мощность — способность усилителя создать зону покрытия стабильным сигналом с определённой площадью.
Участку, площадью 200-300 кв м, достаточно 100 мВт (жилой дом или небольшой офис). Для охвата 500-1000 кв м мощность следует повысить до 250-300 мВт (загородные дома или крупные офисы).
Чем опасно самовозбуждение усилителя и как его избежать?
Самовозбуждение возникает на обеих аннтенах (внутр. и внешн.). В первом случае появятся все полосы на верхней строке устройства, но связь будет нестабильной, и поговорить у вас не получится.
Идеальный варинт: излучение репитера не должно отличаться от излучения смартфона. Поэтому обращаем внимание на важнейшие принципы установки:
- Стоит использовать репитер с маленьким КУ и низким показателем выходной мощности;
- Нужно добиться большой, насколько возможно, развязки между аннтенами.
Какой коэффициент усиления репитера выбрать?
При покупке репитера лучше всего взять «прозапас», но не перебарщите!
Важно! Если оборудование будет очень мощным для вашей территории, оно может спровоцировать сильные помехи на БС, за что вы заплатите административный штраф.
Что ещё нужно учитывать?
- Показатель усиления внешней аннтены;
- Показатель усиления внутренней аннтены;
- Затухания сигнала на линии от оборудования до внешней аннтены;
- А также показатели сети.
Чтобы найти коэффициент усиления устройства нужно сложить КУ аннтен и вычесть из них затухания сигнала на проводах и показатели сети.
Есть ещё один способ: нужно измерить уровень сигнала в помещении и, например, на улице.
При слабом сигнале в доме и сильном на улице подойдёт репитер с показателем усиления 65 дБ, если сигналы примерно равны — от 75 дБ.
Какие антенны, тип кабеля и разъемы использовать?
Внешняя аннтена.
Подключить внешнюю аннтену —обязательный шаг. Не забудьте проверить совместимость характеристик частот аннтены и усилителя, а также локальные стандарты сотовой связи.
Конструктивное исполнение и диаграмма направленности.
Диаграмма направленности аннтены: круговая и направленная. Первая устанавливается обычно на транспорте и распространяет радиоволны на 360°. Это сделано потому, что объект будет изменять свое положение по отношению вышек оператора. У направленных аннтен своя индивидуальная диаграмма, тк они выступают помощниками при фокусировки внимания на приёме частот с БС.
- Уличные аннтены различаются по конструкции. За чертой городов могут подойти обычные штыревые аннтены с круговой диаграммой. «Волновой канал» — представитель наиболее эффективных аннтен. Обычно их используют для приёмов одного диапазона.
- Панельные аннтены — покрытые кожухом решётки, позволяющие гарантировать лучшее качество передачи сигнала. Решётки моделей различаются в зависимости от конфигураций — с большим или маленьким показателем усиления и рабочим углом.
- Наиболее эффективными будут параболические аннтены. Представляет собой спутниковую тарелку, которую направляют на БС.
Сигнал будет слабым, если коэффициент усиления будет выше. Аннтены с большим КУ эксплуатируются обычно на большом расстоянии от вышки.
Внутренняя (комнатная) антенна.
Внутренняя аннтена предназначена для трансляции сигнала на устройства, находящиеся в помещении. Диаграммы таких аннтен, как и внешних, круговые и направленные. Круговые логичнее разместить посередине дома для равномерной передачи сигнала. Направленные монтируют на стене и задают определённый диапазон распределения.
Конструктивно внешние и внутренних аннтены одинаковы, но внешние оснащены защитой от уличных условий и предназначены для размещения снаружи.
Кабельные сборки
Соединяются аннтены с помощью кабельных сборок. Длина должна обеспечивать достаточный разнос аннтен друг от друга.
Качество сигнала зависит от качества кабеля, а также разъёмов. Лучше выбрать кабель диаметром 7 мм. В зависимости от мощности усилителя оптимальной длиной будет 10-20 м.
Рекомендуем покупать готовые комплекты. Они собраны исходя из того, какие стандарты сигналов вам нужно усилить. Также важно помнить о коэффициенте усиления репитера.
Вывод:
Могу смело рекомендовать к повторению! Просто, «дешево и вкусно»…
Одно из самых простых, комнатных креплений антенны… обычными присосками — если повезет с направлением на телецентр
Следующая антенна, «рекомендуемая для повторения»… логопериодическая
С Вами были «очумелые ручки» Всем удачи и хорошего настроения! ☕
