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.
Эта конструкция получила свое название по фамилии инженера открывателя Харченко. Конструктивно антенна состоит из двух квадратов соединенных в одной из их вершин разъединенными сторонами. Питание осуществляется в точках соединения квадратов, при этом входное сопротивление антенны близко к 50 Ом. Эта антенна обладает огромной широкополосностью, по сравнению с составляющими ее элементами - квадратами. На сегодняшний день имеется огромное колличество вариантов антенны Харченко, в которых вместо квадратов, для составления ее полотна, применяют окружности, треугольники и т.п. Раньше антенну Харченко применяли для работы в ТВ и в УКВ диапазонах, а сегодня ее в основном изготавливают для усиления сигналов WI-FI, 3G и 4G.
Эта самодельная конструкция без проблем покроет весь диапазон частот современного цифрового телевидения в интервале от 470 и до 900 МГц. При этом параметры у нее просто потрясающие, а с согласованием справится даже начинающий радиолюбитель.
Самодельная конструкция состоит из двух квадратов. Оба стоят на углах и одним углом соединяются. В случае горизонтальной поляризации восьмерка стоит стоймя, а при вертикальной – лежит на боку.
Сторона квадрата определяется по формуле, как длина волны (λ ), деленная на четыре.
Кабель питания подводим к точкам сближения сторон квадратов.
«Восьмерку» изготавливаем из медной монолитной проволоки сечением 4 мм 2 . С помощью плоскогубцев проволоку сгибаем как показано на рисунке ниже. Концы спаиваем вместе.
Border="0">
Затем нам потребуется алюминиевая пластина толщиной 2 мм и размерами 140 х 140 мм. Она будет работать в роли рефлектора. В центре пластины требуется просверлить отверстие под кабель. Далее необходимо закрепить антенну по центру рефлектора на расстоянии 3,6 сантиметра, при этом рефлектор с антенной не должны контачить.
Просверлив в алюминиевой пластине отверстия под хомуты, одеваю конструкцию на кронштейн от спутниковой тарелки. Затем припаиваю кабель, предварительно пропуская его через отверстие в рефлекторе.
Т.к волновое сопротивление антенны 50 Ом, поэтому был использован кабель под это значение. Кроме того проводник в таком кабеле оказался полностью из меди и его очень легко припаять к конструкции.
После того как антенна собрана, на другом конце кабеля, который будет подключен к модему, необходимо собрать устройство согласования для 4G модема. Для этого нам потребуется немного медной фольги из которая применяется при . Последовательность сборки смотри на фотографиях ниже:
Если имеется разъём для внешней антенны, то кабель можно подключить к нему, через переходник. Настройка 4G антенны осуществляется экспериментальным путем, ее можно поворачивать по оси кронштейна, пока не получим четкий сигнал. О качестве сигнала судим по количеству «палочек» в интерфейсе подключения программы.
После перехода Yota в Санкт-Петербурге на стандарт LTE и расширения зоны охвата стало возможным добиться нормального интернета на даче, а точнее в садоводстве в Белоострове недалеко от Заводского озера. До этого интернет был через 3G модем от мегафона и скорость была очень посредственной, пинг отвратительным, а главное по вечерам и в выходные скорость становилась совсем низкой из-за возрастающей на сеть нагрузки из-за разговоров, ведь голосовая связь имеет приоритет перед мобильными данными.
После изучения карты охвата Йоты были обнаружены три вышки в пределах теоретической досягаемости (на загородных картах охвата, места установки вышек несложно определить визуально), расстояние можно померить с помощью инструмента «линейка» на Яндекс картах. Если судить по данным разных форумов, то предел дальности для Yota LTE 8-9 км.
Все места и главное прямые линии от места размещения антенны до вышки нужно тщательно просмотреть на спутниковых снимках в тех же яндекс картах или гугл картах и если вышек несколько, попытаться найти прямую линию с минимальными застройками и без возвышений на пути сигнала. В моем случае вышки были на расстоянии 4,9 км на развязке у Лукойла, 5,2 км в Солнечном и 4,6 км в Западной лице, самая свободная прямая была до вышки в Солнечном.
Теперь нужно проверить возможно получить сигнал в принципе. Модем Yota просто воткнутый в ноутбук на первом этаже дома не показывает ничего похожего на сигнал. На втором этаже тоже, а вот если со второго этажа воткнуть модем в USB-удлинитель и выставить в окно, появляется плохой сигнал, а это значит, что можно добиться и хорошего.
Самое время сориентироваться на местности для упрощения работы с антенной, для этого я нашел на Яндекс-картах свой дом и и посмотрел как проходит прямая на вышку (с инструментом измерения расстояний), оказалось, что от места установки антенны мне нужно направлять антенну на крышу соседского сарая.
После этого я, начитавшись разных материалов про баночную антенну (ее еще называют кантенна), решил попробовать такую конструкцию, была куплена литровая банка пива Faxe, выпита, от нее ножницами отрезана верхняя часть и подручными инструментами (острый нож и ножницы) сделано отверстие примерно по форме модема на расстоянии 41 мм от дна банки до центра отверстия, чтобы не царапать отстрыми краями банки модем, вставлена плотная бумага. Расстояние высчитано через калькулятор для баночных антенн который я нашел в сети, его несложно найти через поиск.
Баночная антенна, направленная на вышку, дала некоторое усиление сигнала, но недостаточное даже для того, чтобы модем получил IP адрес. Пару раз мне удалось его получить изменяя глубину расположения модема в банке и медленно меняя направление банки на вышку, но фото не сохранилось, да и пинг при такой антенне был великоват. Скорость и пинг проверялись через сервис speedtest.net.
Получившегося усиления сигнала в 5 dB оказалось недостаточно для нормальной работы.
В продаже есть антенны с большим усилением, но стоили они от 12 тыс. руб. и по соотношению «цена» — «сложность изделия» выглядят сильно переоцененными 🙂
Наибольшее усиление дают направленные антенны с сетчатым параболическим рефлектором, этим путем я и решил пойти. В сети на каком-то форуме нашел схему изготовления антенны из сетчатого MMDS рефлектора, простейших комплектующих и модема, ссылку к сожалению не могу дать, т.к. потерял. Самое сложное оказалось найти в Санкт-Петербурге в наличии MMDS рефлектор, никто ими уже не торгует, т.к. стандарт устарел. В одной компании я нашел залежавшийся на складе рефлектор на 27 dB с крепежом на мачту за 750 руб. Если бы не нашел в наличии, то пришлось бы заказать с доставкой на сайте компании Бестер которая их производит до сих пор, искать нужно по словам «рефлектор bester mmds-27» или просто «рефлектор mmds-27».
К рефлектору была куплена мебельная штанга диаметром 25 мм и два концевых крепежа для нее.
С помощью ножовки по металлу и шуруповерта была собрана несложная конструкция, штангу я на одном конце расплющил молотком под форму модема и он там зафиксировался очень плотно, дополнительного крепежа изобретать не нужно. Фокусное расстояние моей параболы примерно 41 см, под это расстояние отпилил трубу (чтобы в фокусе был конец модема, там находится антенна в модеме), через трубу пропустил USB удлиннитель, а для герметизации взял бутылку от питьевого йогурта. В крышке бутылки нужно коронкой просверлить отверстие 25 мм, закрепить крышку изолентой на трубе и после этого накрутить туда саму бутылку. Чтобы не искать точное фокусное расстояние параболы и положение антенны в корпусе модема, на дно бутылки был прикручен старый компакт диск, он позволяет собрать отраженный сигнал и увеличить погрешность подбора фокуса (он был прикручен немного позднее и с ним сигнал улучшился, а пинг уменьшился, так что это проверено опытным путем). Использование в течении полугода показало, что бутылка от йогурта держит и проливные дожди и мороз -20 со снегом. USB удлинитель нельзя делать очень длинным, будут потери сигнала, у меня все работает с удлинителем 3 метра, выбирал я удлинитель по отзывам на сайте Юлмарта. На ближайшей стенке дома под свесом крыши я разместил роутер с поддержкой модема LTE, в моем случае это D-link DIR-620 перешитый под Zyxel Keenetic, но его брать не советую, я как раз собираюсь менять, во первых подглючивает, во вторых маленький радиус действия, в-третьих антенны на роутере оказались несъемными, и поэтому радиус действия за счет смены антенн не увеличить. Проще купить нормальный Zyxel Keenetic и не заморачиваться перепрошивками. Роутер был «временно» установлен в прикрученный к стене пищевой «условно-герметичный» контейнер, но как известно нет ничего более постоянного чем временное, и эта конструкция живет до сих пор.
Собранная антенна была установлена на старую мачту от телевизионной антенны на высоте от земли метра 4, примерно выставлено направление на соседский сарай как показали яндекс карты, и сразу появился нормальный сигнал и соответственно интернет, после этого два дня было проведено на лестнице в попытках найти сигнал получше. Меняя угол антенны по миллиметру в стороны и по вертикали (подкладывая шайбы под крепеж). В процессе настройки были перепробованы положения антенны на все три ближайшие вышки и первоначально выбранная по карте оказалась самой лучшей, несмотря на то, что расстояние до нее самое большое.
Результатом стал вполне приличный интернет, который через Wi-Fi роутер раздается почти на весь участок. В дождь и ветер летом сигнал становится немного хуже, но не пропадает совсем, только пинг увеличивается.
И в дополнение еще одна конструкция, которую мы опробовали в другом месте, вместо сетчатого рефлектора для упрощения была применена спутниковая антенна диаметром 80 см и такая же бутылочка от йогурта с модемом размещена в фокусе антенны на месте облучателя.
Плюсы и минусы: такая антенна требует меньшей точности в настройке, но при этом и усиление сигнала меньше чем у параболического сетчатого рефлектора, также эта антенна больше подвержена погодным явлениям, у нее больше парусность, сигнал больше проседает в дождь, но такая конструкция тоже работает. Что немаловажно она требует значительно меньше усилий при изготовлении, все было собрано при помощи рулона скотча, и саморезами закреплено на скате крыши, ведь в комплект за примерно 1000 руб. входит крепеж на стену и полный набор для размещения модема в фокусе. Только нужно помнить, что у этой антенны угол наклона к горизонту рассчитан на спутник, и для того чтобы направить ее на вышку Yota нужно выставить угол на крепеже примерно -30 градусов.
Оба этих способа можно успешно применять для того чтобы усиливать 3G сигнал, но для 3G модемов есть разумные и достаточно бюджетные решения в пределах 1500 рублей, например устройства CONNECT для наружной установки, которые полностью решают поставленную задачу и нет смысла изобретать велосипед.
Итак, давайте по порядку, что определяет скорость Интернета 3g/ 4g модема?! -Уровень сигнала . Именно от уровня сигнала во многом зависит скорость Интернета. И вот как раз для повышения уровня сигнала используются антенны. Антенны бывают разного типа и внешности, их в принципе можно сделать и самому, в статье Способы увеличения скорости интернета для 3G модема , есть несколько примеров самодельных антенн. Что же главное в антенне?! - коэффициент усиления (dBi). Именно от этого значения зависит на сколько эффективна будет ваша антенна. Соответственно чем выше это значение, тем большую скорость Интернета вы сможете добиться от своего 3g/ 4g модема. Не менее важной характеристикой 3g/ 4g антенны является- Рабочий диапазон частот (МГц). Эта характеристика определяет частоту для которой рассчитана эта антенна. Дело в том, что 3g и 4g работают на разных частотах, 3g преимущественно на 1900- 2100 мГц, 4g на 2500-2700 МГц и соответственно антенна должна быть именно для этих диапазонов частот. Не следует приобретать универсальные антенны работающие на частотах 3g/ 4g и уж тем более Wi-Fi, поскольку, в итоге они будут одинаково плохо работать на всех этих частотах. Их продают только лишь потому, что люди не хотят платить за разные антенны, а готовы купить только одну, но универсальную. Спрос рождает предложение! Но жадный платит дважды, поэтому покупайте антенну сделанную для определенного диапазона частот. Если хотите увеличить сигнал 3g покупайте антенну поддерживающую частоту 1900- 2100 мГц, а для 4g- 2500-2700 МГц. Если в вашем районе нет 4g то антенна 4G вам ничем не поможет, и покупать ее бессмысленно. С другой стороны все меняется и вполне возможно что в ближайшее время 4g появится и в вашем районе.
Итак, вернемся к антеннам, в чем же плюс покупных- в том что они рассчитаны для определенной частоты и в них указан коэффициент усиления, т.е. вы можете предугадать результат использования этой антенны. Если вы соорудили антенну сами, тот тут уж вам никто не даст гарантии в ее высоком коэффициенте усиления и что она вообще "работает" на нужной вам частоте. Предлагаю разобрать зависимость уровня сигнала от скорости Интернета 3g модема(она указывается отрицательными значением):
95 dBi, то скорее всего скорость Интернет будет очень не стабильной и ее потолок будет в районе 1-2 Мбит/с;
80 dBi скорость Интернет будет более стабильна, но не более 6-8 Мбит/с;
более -75 dBi, можно рассчитывать на скорость более 10 Мбит/с (эти значения условны, поскольку не нужно забывать про то, что провайдер сам может ограничивать скорость Интернета).
В среднем самодельные антенны увеличивают уровень сигнала от 0 до 5- 7 dBi. Вот и считайте насколько эффективна самодельная антенна. Она скорее подойдет для тех у кого не все так плохо со скорость, где ее нужно просто не намного увеличить, если речь идет о удаленных районах, где 3g/ 4g ловит очень плохо, в таком случае лучше использовать покупную антенну с высоким коэффициентом усиления.
От теории переходим к практике, моя задача- увеличить скорость интернет в деревне, о 4g можно забыть, поскольку место это довольно глухое, его там нету, и я думаю что в ближайшее время не появится. Скорость Интернета через 3g модем очень низкая, особенно, если подключать модем на прямую в компьютер (я бы это и скорость не назвал, все отправленные и принятые биты можно на пальцах одной руки пересчитать), я выкладывал информацию в статье увеличить скорость Интернет 3G\ 4G модема с помощью удлинителя по витой паре. Как наверно поняли мне удалось с помощью удлинителя по витой паре поднять скорость Интернета до 2-3 Мбит/с, но этого оказалось мало, поэтому я решил попробовать использовать внешнюю антенну, работающую на частоте 1900- 2100 мГц. С максимальным коэффициентом усиления. Выбор пал на антенну (не помню название, да оно вам ни о чем не скажет) с коэффициентом 21 dBi. Как я писал ранее очень важной характеристикой является уровень сигнала, так вот, с помощью удлинителя по витой паре у меня уровень сигнала был около значения -91 dBi.
Соответственно при использовании антенны с усилением 21 dBi, я должен был получить значение -91+21- (3-4 dBi- потеря на кабеле)= около -74 dBi , что должно было обеспечить мне скорость порядка 10 Мбит/с. что ж... не так уж плохо, я бы даже сказал это просто космическая скорость для 3g, поскольку своими глазами такой скорости при использовании 3g модема я не видел даже в городе, а уж в той глуши где я ставил так тем более.
Итак вот эта антенна:
Как вы можете заметить помимо комплектующих на антенну имеется 10 метров кабеля, 3g/ 4g модем (с разъемом для подключения внешней антенны) и переходник для подключения к модему.
Сразу хочу пояснить, что модем специально покупал с разъемом для внешней антенны, поскольку именно таким способом вы сможете "выжать" из антенны весь коэффициент усиления. При использовании же универсальных переходников вы теряете большую часть усиления и антенна не будет столь эффективна. Что бы вы понимали, что это за универсальный переходник, его изображение ниже.
Собрав конструкцию, я поднялся на крышу, подключил модем к ноутбуку и пытался определить направление в котором должна находится антенна. Как вы понимаете она должна "смотреть" в сторону вышки оператора, но поскольку на горизонте таковой не было и я не знал где она находится, я пошел опытным путем, просто поворачивал антенну и смотрел за уровнем сигнала на ноутбуке. Сразу хочу предупредить. если кто будет пользоваться таким методом. что после поворота антенны, ее необходимо подержать в одном положении несколько секунд (а лучше минуту), что бы сигнал стабилизировался и показал истинное значение.
Как вы можете заметить 3g модем перемотан изолентой, это было сделано для того, что переходник надежно держался в модеме.
Итак, я определился со стороной, очень удивился показателям уровня сигнала и скорости Интернета (ради интереса запустил тест скорости), ну о цифрах позже. Теперь оставалось установить антенну, благо есть мачта телевизионной антенны, на которую я и установил 3g антенну.
Ну а теперь о самом главном, как вы помните уровень сигнала у меня был около -91 dBi, сейчас же он стал около -74 dBi (вышеописанная математика сработала).
Ну и самое главное, напомню с удлинителем по витой паре скорость у меня держалась около 2 Мбит/с:
Скорость Интернета с внешней 3g антенной совсем другая:
Я своим глазам не верил - 13 Мбит/с. Результат, который я действительно не ожидал и был очень удивлен. На мой взгляд использование внешней антенны является наиболее предпочтительным для увеличения скорости 3g модема.
Аналогичным способом можно увеличить скорость 4g модема, от писанного не будет ничем отличаться, единственное антенну необходимо использовать именно для 4g частот.
В комментариях вы можете поделится своими успехами в увеличении скорости Интернета на 3g/ 4g модемах или задать вопросы.
